运动控制和驱动器配置文件扩展

最初为CANopen系统开发的CiA 402运动控制和驱动器配置文件将扩展到功能安全。此外,还引入了一种新的PDO映射,可以用同一设备控制异步电动机和同步电动机。

通过Holger Zeltwanger 2014年3月31日

国际标准化的CiA 402运动控制和驱动配置文件(IEC 61800-7-201/301)是电机最常用的网络配置文件之一。最初由CANopen使用,IEC标准还指定了CC-Link IE, EPA, EtherCAT和Powerlink的适配。此外,另外两个工业以太网通信系统Safetynet和Varan也使用了类似canopen的应用层,因此可以很容易地使用cia402。

为了支持功能安全,CiA 402得到了扩展。在CiA 402-4中,由EtherCAT技术组开发的运动控制的总线独立功能安全的映射已被指定。与功能安全相关的参数在对象字典中,地址范围从索引6600开始h66 ffh。CANopen和EtherCAT映射是协调的,这意味着对象字典中的参数可以在相同的索引上使用。

CiA 402-4规范还包括SRDO(安全相关数据对象)映射。驱动器控制器在SRDO中接收控制字,它命令专用的安全功能。相应的状态字在SRDO中安全地传输到主控制器。该规格包括16种安全功能。除了安全转矩关闭和安全停止,它还包括安全最大速度、安全限制增量和安全加速范围等功能。

新的PDO映射

cia402规定了通用PDO映射以及用于变频器和伺服/步进电机的特定类型映射。由于驱动器制造商将提供能够管理异步和同步电机的控制单元,因此已经开发了额外的PDO映射。它在CiA 402-5中有规定。

传统上,伺服放大器和同步电机用于定位应用,而变频器和异步电机用于变速运动。由于越来越强大的微控制器和对更高的功能和动态的要求,如今变频器几乎具有与伺服放大器相同的特性。这意味着:在一个大的领域,这两种设备类型的驱动器越来越紧密地联系在一起。这就是为什么CiA成员指定了一个额外的PDO映射,该映射涵盖了使用相同驱动器控制同步和异步电机。

对于用户来说,这不仅方便,而且避免了需要两套不同的pdo。第一个PDO用于控制CiA 402状态机并确认状态更改请求。第二PDO另外分别包含目标位置和当前位置,第三PDO提供目标速度或当前速度。所有这些pdo都是预定义的。这意味着CAN标识符是根据设备节点id的设置自动分配的。

施耐德电气将在今年年中推出支持CiA 402-5 PDO映射的驱动器。第一个版本将支持异步电动机。在今年年底,该产品还将能够在速度模式下控制同步电机。配备定位模式的驱动器也计划在明年推出。这种模式可用于同步和异步电机。

什么是PDO映射?

CANopen中的进程数据对象(PDO)服务用于发送未确认的命令和状态信息。相应的PDO协议只使用一个CAN消息,其有效载荷为1到8字节。此有效负载可以包含一个或多个流程数据。PDO的内容由PDO映射参数描述,该参数包含指向CANopen对象字典中的进程数据地址的指针。对象字典是参数列表。每个条目的24位地址在逻辑上分为一个16位索引和一个8位子索引。在CANopen中,系统设计人员有机会配置映射。尽管如此,CiA 402提供了三种不同的默认映射,它们在设备类型参数(Index 1000)中表示h),以便对主控制器进行相应的编程。

https://www.can-cia.org/

https://www.cia-productguides.org/