CN211577697U - 一种基于CANopen协议的分液仪控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，属于仪器仪表控制行业，包括工控机、主控制模块、CANopen总线、三轴电机驱动模块、注射器驱动模块，所述的工控机与主控制模块进行通讯信息连接，所述的主控制模块与CANopen总线信号连接，所述的三轴电机驱动模块、注射器驱动模块分别与CANopen总线信号连接。本实用新型使用CANopen总线将主控制模块、三轴电机驱动模块、注射器驱动模块相互连接，CANopen总线的物理层传输效率比modbus协议高，CANopen总线的应用层可以在线增加从站，利用对象字典的配置功能，使各个模块快速组网。

Description

一种基于CANopen协议的分液仪控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种分液仪控制技术领域，尤其是指一种基于CANopen协议的分液仪控制系统。

背景技术

市面上的相关仪器普遍使用modbus总线协议来做通信协议，modbus协议的物理层的传输速率较慢，无法支持热插拔技术，不支持星型和树型的网络拓扑结构。

现在分液加液仪的智能化要求越来越高，客户的定制化越来越多样的情况下，modbus总线协议已经无法满足现在的行业需求。

相对的CANopen协议的物理层在成本不用增加的情况下，总线的传输效率是常见modbus协议的4倍，可以在线增加从站，支持多种网络结构，而且该协议可以挂接在以太网协议上，可以满足未来上云服务器的需求。

为此，发明人研究出了基于CANopen协议的分液仪控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，该系统运行稳定，在短的周期内传输更多的数据，并通过对象字典工具可以快速配置模块，缩短产品开发时间。

为达成上述目的，本实用新型的解决方案为：

一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，包括工控机、主控制模块、CANopen总线、三轴电机驱动模块、注射器驱动模块，所述的工控机与主控制模块进行通讯信息连接，所述的主控制模块与CANopen总线信号连接，所述的三轴电机驱动模块、注射器驱动模块分别与CANopen总线信号连接。

优选的，所述的工控机包括显示器、硬盘和主机，与主控制模块通过WiFi无线进行通讯信息连接。

优选的，所述的主控制模块包括主控制单片机，主控制收发器，USB转串口模块，非易失性存储模块，所述的主控制收发器与CANopen总线信号连接。

优选的，所述的注射器驱动模块包括注射单片机，注射收发器，运动驱动模块，旋转阀用的步进电机以及磁编码器，注射筒用的步进电机以及配套磁编码器，所述的注射收发器与CANopen总线信号连接。

优选的，所述的三轴电机驱动模块包括三轴驱动单片机，三轴驱动收发器，三轴运动驱动模块，X轴步进电机以及磁编码器，Y轴步进电机以及配套磁编码器，Z轴步进电机以及配套磁编码器，所述的三轴驱动收发器与CANopen总线信号连接。

优选的，系统的初始化流程，包括对象字典配置、上电流程、SDO服务流程、PDO服务流程；对象字典配置：如果是全新系统，需要配置对象字典，通过工具将主控制模块、注射器驱动模块和三轴电机驱动模块的CANopen总线配置信息写入完成；上电流程：当主控制模块接到上电指令，给主控制模块、注射器驱动模块和三轴电机驱动模块上电，发送心跳包；各模块上电成功后，主控制收发器、注射收发器、三轴驱动收发器通过CANopen总线信号连接进行初始化，初始化结束后，三轴电机驱动模块、注射器驱动模块各自会发出上电信号和心跳包，主控制模块以收到心跳包来判断各模块是否上电，没收到模块发出的上电信号和心跳包，证明异常，将该异常模块屏蔽，初始化结束后就进入SDO服务器初始化；SDO服务流程：主控制模块的主控制单片机通过主控制收发器、CANopen总线、注射收发器、三轴驱动收发器分别向注射器驱动模块、三轴电机驱动模块发送SDO上线信号，注射器驱动模块、三轴电机驱动模块接受到SDO上线信号，会通过注射单片机、三轴驱动单片机创建自己的SDO服务器，并且回应主控制模块，主控制模块在收到各个模块的SDO状态信息后，开始发送SDO指令，传输重要的模块所需要的初始化信息，每条SDO指令都需要子模块回传响应指令，SDO响应指令数据为预存储的重要的系统数据信息，如主控制模块发给各模块的电机位置，电机速度，需要抽取的液体，SDO服务流程结束后，进入到PDO流程；PDO服务流程：主控制模块的主控制单片机通过主控制收发器、CANopen总线、注射收发器、三轴驱动收发器分别向注射器驱动模块、三轴电机驱动模块发送PDO上线信号，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块响应该信号，并通过注射收发器、三轴驱动收发器、CANopen总线、主控制收发器回传，此后主控制模块会以一定时间周期发送同步信号，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块在接收到同步信号，回传在对象字典定义的PDO数据，PDO数据一般为系统在运行时需要频繁交互数据，比如电机位置，电机速度，液体体积。

优选的，系统的工作流程：初始化流程结束后，用户可以使用工控机上位机操作分液仪，在工控机上位机上编辑好所需的方法，通过WiFi协议发送用户加液/分液方法指令到主控制模块，主控制模块解析加液/分液方法，以及各模块位置后，把注射器驱动模块和三轴电机驱动模块动作指令通过SDO指令发送，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块执行相关指令，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块利用对象字典映射数据，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块通过PDO指令持续返回运行状态。

本实用新型与现有技术相比：

1、使用CANopen总线将主控制模块、三轴电机驱动模块、注射器驱动模块相互连接，CANopen总线的物理层传输效率比modbus协议高。

2、CANopen总线的应用层可以在线增加从站，支持多种网络结构，而且该协议可以挂接在以太网协议上，而modbus协议无法支持热插拔，不支持星型和树型的网络拓扑结构。

3、CANopen协议主控制模块只需要发送同步信号，子模块自动上传状态，而modbus协议需要主控制模块挨个访问子模块状态，效率低下。

4、利用对象字典的配置功能，使各个模块快速组网。

附图说明

图1是本实用新型的CANopen控制系统的总成图；

图2为本实用新型的CANopen控制系统的初始化流程图；

图3为本实用新型的CANopen控制系统的工作流程图。

标号说明：分液仪控制系统1、包括工控机2、主控制模块3、CANopen总线4、三轴电机驱动模块5、旋转阀51、注射筒52、注射器驱动模块6、X轴步进电机61、Y轴步进电机62、Z轴步进电机63。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型做详细的说明。

如图1所示，一种基于CANopen协议的分液仪控制系统1，包括工控机2、主控制模块3、CANopen总线4、三轴电机驱动模块6、注射器驱动模块5，所述的工控机2与主控制模块3进行通讯信息连接，所述的主控制模块3与CANopen总线4信号连接，所述的三轴电机驱动模块6、注射器驱动模块5分别与CANopen总线4信号连接。

如图1所示，所述的工控机2包括显示器、硬盘和主机(图未视出)，与主控制模块3通过WiFi无线进行通讯信息连接。

如图1所示，所述的主控制模块3包括主控制单片机(图未视出)，主控制收发器(图未视出)，USB转串口模块(图未视出)，非易失性存储模块(图未视出)，所述的主控制收发器与CANopen总线4信号连接。

如图1所示，所述的注射器驱动模块5包括注射单片机(图未视出)，注射收发器(图未视出)，运动驱动模块(图未视出)，旋转阀51用的步进电机(图未视出)以及磁编码器(图未视出)，注射筒52用的步进电机以及配套磁编码器(图未视出)，所述的注射收发器与CANopen总线4信号连接。

如图1所示，所述的三轴电机驱动模块6包括三轴驱动单片机(图未视出)，三轴驱动收发器(图未视出)，三轴运动驱动模块(图未视出)，X轴步进电机61以及磁编码器，Y轴步进电机62以及配套磁编码器，Z轴步进电机63以及配套磁编码器，所述的三轴驱动收发器与CANopen总线4信号连接。

如图2所示，系统的初始化流程，包括对象字典配置、上电流程、SDO服务流程、PDO服务流程等。

对象字典配置：如果是全新系统，需要配置对象字典，通过工具将主控制模块、注射器驱动模块和三轴电机驱动模块的CANopen总线配置信息(如总线速率、周期时间、心跳间隔)写入完成。

上电流程：当主控制模块接到上电指令，给主控制模块、注射器驱动模块和三轴电机驱动模块上电，发送心跳包。各模块上电成功后，主控制收发器、注射收发器、三轴驱动收发器通过CANopen总线信号连接进行初始化，初始化结束后，三轴电机驱动模块、注射器驱动模块各自会发出上电信号和心跳包，主控制模块以收到心跳包来判断各模块是否上电，没收到模块发出的上电信号和心跳包，证明异常，将该异常模块屏蔽，初始化结束后就进入SDO服务器初始化。

SDO服务流程：主控制模块的主控制单片机通过主控制收发器、CANopen总线、注射收发器、三轴驱动收发器分别向注射器驱动模块、三轴电机驱动模块发送SDO上线信号，注射器驱动模块、三轴电机驱动模块接受到SDO上线信号，会通过注射单片机、三轴驱动单片机创建自己的SDO服务器，并且回应主控制模块，主控制模块在收到各个模块的SDO状态信息后，开始发送SDO指令，传输重要的模块所需要的初始化信息，每条SDO指令都需要子模块回传响应指令，SDO响应指令数据一般为预存储的重要的系统数据信息，如主控制模块发给各模块的电机位置，电机速度，需要抽取的液体等，SDO服务流程结束后，进入到PDO流程。

PDO服务流程：主控制模块的主控制单片机通过主控制收发器、CANopen总线、注射收发器、三轴驱动收发器分别向注射器驱动模块、三轴电机驱动模块发送PDO上线信号，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块响应该信号，并通过注射收发器、三轴驱动收发器、CANopen总线、主控制收发器回传，此后主控制模块会以一定时间周期发送同步信号，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块在接收到同步信号，回传在对象字典定义的PDO数据，PDO数据一般为系统在运行时需要频繁交互数据，比如电机位置，电机速度，液体体积等。

如图3所示，系统的工作流程：以上初始化流程结束后，用户可以使用工控机(上位机)操作分液仪，在工控机(上位机)上编辑好所需的方法，通过WiFi协议发送用户加液/分液方法指令到主控制模块。主控制模块解析加液/分液方法，以及各模块(注射器驱动模块和三轴电机驱动模块)位置后，把注射器驱动模块和三轴电机驱动模块动作指令通过SDO指令发送，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块执行相关指令，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块利用对象字典映射数据，注射器驱动模块和三轴电机驱动模块通过PDO指令持续返回运行状态。主控制模块发送SDO指令的时候需要模块收到信息后需要回传，保证主控制模块指令的送达率。而注射器驱动模块和三轴电机驱动模块的状态通过PDO指令，主控制模块只需要发送同步信号，无需挨个访问，减轻主控制模块的负担，降低总线的负荷量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，其特征在于，包括工控机、主控制模块、CANopen总线、三轴电机驱动模块、注射器驱动模块，所述的工控机与主控制模块进行通讯信息连接，所述的主控制模块与CANopen总线信号连接，所述的三轴电机驱动模块、注射器驱动模块分别与CANopen总线信号连接。

2.如权利要求1所述的一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，其特征在于，所述的工控机包括显示器、硬盘和主机，与主控制模块通过WiFi无线进行通讯信息连接。

3.如权利要求1所述的一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，其特征在于，所述的主控制模块包括主控制单片机，主控制收发器，USB转串口模块，非易失性存储模块，所述的主控制收发器与CANopen总线信号连接。

4.如权利要求1所述的一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，其特征在于，所述的注射器驱动模块包括注射单片机，注射收发器，运动驱动模块，旋转阀用的步进电机以及磁编码器，注射筒用的步进电机以及配套磁编码器，所述的注射收发器与CANopen总线信号连接。

5.如权利要求1所述的一种基于CANopen协议的分液仪控制系统，其特征在于，所述的三轴电机驱动模块包括三轴驱动单片机，三轴驱动收发器，三轴运动驱动模块，X轴步进电机以及磁编码器，Y轴步进电机以及配套磁编码器，Z轴步进电机以及配套磁编码器，所述的三轴驱动收发器与CANopen总线信号连接。

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