1. 引言
　　伺服是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。它的主要任務是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調控等處理，使驅動裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便?，F(xiàn)代基于永磁同步電機的交流伺服驅動器發(fā)展應用非常快速和廣泛，性能和功能不斷提高而價格越來越便宜，已從早先的數(shù)控領域開始進入到量大面廣的泛工業(yè)化應用。
　　交流伺服驅動器的控制模式一般分為位置模式，速度模式及轉矩模式。目前流行的伺服驅動器，實現(xiàn)這三種控制模式的控制接口依然是硬線接口方式，即脈沖方向、數(shù)字IO及模擬量方式。這種硬線接口模式適合短距離，小臺數(shù)的應用場合，當需要幾十乃至成百臺甚至上千的聯(lián)合應用時，工程布線，長距離傳輸，控制信號衰減乃至失真，故障診斷麻煩的問題就會接踵而來。在這樣應用條件下，帶網絡化的交流伺服驅動器將會成為代替?zhèn)鹘y(tǒng)PLC控制方案的優(yōu)先考慮的新型方案。
　　交流伺服驅動器的網絡化接口，分為高端的快速總線系統(tǒng)和低端的一般總線系統(tǒng)。高端的總線系統(tǒng)，如德國倍福公司的EtherCAT，可提供信息傳遞的快速性和同步性，但價格很高，技術復雜，并不適合一般的普通應用。低端的總線系統(tǒng)，如RS485系統(tǒng)，其實時性也不好，組網能力也有限。和利時電機推出的HS系列網絡化伺服驅動器及以太網通訊控制器，針對伺服網絡化應用的低成本和高速性要求，提出了一整套應用方案，通過以太網總線和CAN總線的二級網絡拓撲結構，實現(xiàn)高速高容量及低成本的組網應用方案，已在多個項目中得到應用和驗證。
　　2. HS系列網絡化伺服驅動器
　　HS系列網絡化伺服驅動器是北京和利時電機技術有限公司推出的新一代高性價比、外觀樸素，實用可靠的全數(shù)字交流伺服驅動器，該驅動器的開發(fā)，延續(xù)和產品化了北京和利時電機技術有限公司在2009年承擔國家科技重大專項課題期間進行的交流伺服主軸驅動器研發(fā)的技術研究成果。已授權4項國家專利技術（3項發(fā)明和1項實用新型）。
　　該款網絡化伺服驅動器采用TI最新的32位含浮點運算能力的雙核數(shù)字信號處理芯片，采用全新的電機控制算法，對永磁同步伺服電機的位置、速度、加速度和輸出轉矩進行精確控制。適用于加工中心、數(shù)控伺服控制、紡織機械等工業(yè)自動化行業(yè)及領域。
　　HS 系列網絡化伺服驅動器具有以下特點：
　　●通用運動控制功能: 位置/速度/力拒控制, 模式切換
　　●快速的電流環(huán)浮點CLA內核處理，具有良好的動態(tài)跟隨性。
　　●內置電網電壓補償控制，自動適應電網電壓的波動。
　　●內置2路可選共振低通濾波，以及2級共振陷波濾波器，有效應對機械共振。
　　●內置專有智能再生制動控制技術。
　　●內置轉矩觀測器技術，自動適應負載的變化。
　　●控制增益可切換或內部自適應匹配。
　　●內置動態(tài)制動控制，為驅動提供額外的安全防護。
　　●具有過載自動降載算法，可參數(shù)化選擇是否過載保護，以及參數(shù)化設置自動平滑降載及恢復過載能力。
　　●支持MODBUS協(xié)議的 RS232及RS485通訊接口，直接與上位機和觸摸屏等通訊。
　　●支持CAN總線接口，內置專有通訊協(xié)議，方便客戶定制使用。
　　●控制端口支持軟件方式分配、邏輯設置、可編程濾波，使用靈活方便可靠。
　　●脈沖模擬量接口, 脈沖輸入頻率最高可達1MHZ.
　　●2路模擬量輸出可觀測驅動器內部狀態(tài)，方便現(xiàn)場調試。
　　●內置功率器件溫度監(jiān)控和過流，過壓以及過熱等保護，確?？煽框寗?。
　　●具有歷史故障記錄等可靠性管理功能

　　3. 森創(chuàng)MBOX通訊控制板卡
　　MBOX是一款專為HS伺服網絡化控制應用開發(fā)的一款以太網[1]到CAN總線的雙向數(shù)據(jù)傳遞的，含有RS232或RS422，12路數(shù)字輸出，2路模擬輸出，8路數(shù)字輸入等信號接口的多功能應用板卡。其中的CAN總線采用了電氣隔離技術，確保總線驅動的可靠與安全。

　　4. HS伺服驅動器與MBOX構成的網絡化裝置
　　HS系列網絡化伺服驅動器，提供了3種總線接口，包括RS232，RS485以及CAN總線。其中RS232接口是標準配置的通訊接口。RS485和CAN總線是選配的通訊接口，采用了電氣隔離及瞬態(tài)電壓抑制保護技術，具有良好的電磁兼容性和可靠性。RS232和RS485接口的通訊協(xié)議是工業(yè)常用的MODBUS RTU協(xié)議。CAN總線接口的通訊協(xié)議是本公司具有自主知識產權（已獲發(fā)明專利）的CAN總線通訊方法[2]。
　　HS系列網絡化伺服驅動器加強了總線模式下的控制功能，支持RS232，RS485以及CAN總線接口的多種總線模式控制，包括：
　　●總線接口的轉矩模式控制
　　●總線接口的轉速模式控制
　　●總線接口的相對位置模式控制
　　●總線接口的絕對位置模式控制

　　標準配置的RS232接口實現(xiàn)HS伺服驅動器與上位機或觸摸屏的點到點通訊，可實現(xiàn)對HS伺服驅動器的狀態(tài)監(jiān)視，參數(shù)讀寫以及總線模式的控制，常用于伺服驅動器的參數(shù)配置及運行監(jiān)控。當用戶要求HS網絡化伺服驅動器組網運行時，可以選擇RS485總線或CAN總線。一般來說，CAN總線具有的靈活性與可靠性，更適合做網絡化的實時控制，而MODBUS通訊因為可以攜帶大數(shù)據(jù)包，比較適合對實時性要求不高的大容量的參數(shù)傳遞及數(shù)據(jù)監(jiān)控。
　　下圖是HS網絡化伺服驅動器使用CAN總線和MBOX通訊控制器構成網絡化伺服控制系統(tǒng)的典型構架。MBOX與上位計算機之間通過交換機實現(xiàn)以太網的通訊，MBOX與HS伺服之間實現(xiàn)CAN總線的通訊，另外，MBOX還可以與本地計算機或觸摸屏實現(xiàn)基于通過RS232等接口的MODBUS通訊，便于監(jiān)控和調試。同時, MBOX還可以提供8路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出及2路模擬量輸出接口，便于通過以太網總線實現(xiàn)低成本的數(shù)字及模擬接口數(shù)據(jù)采集和控制。 

HS伺服CAN總線組網與MBOX通訊控制板卡構成的以太網控制節(jié)點

三軸伺服CAN總線與以太網構成的網絡化應用演示系統(tǒng)

　　5. 多節(jié)點的網絡化伺服控制應用方案
　　每個MBOX的CAN總線最多節(jié)點數(shù)與傳輸距離及波特率有關。常見的應用節(jié)點數(shù)有：3,6,9，16等。MBOX的以太網接口通過交換機連接在一起，當一個交換機的端口不夠時，可以通過另一個交換機進行擴展。在應用中，每個MBOX分配一個ID號，該ID號用以太網的IP地址來表示，比如：192.168.1.100。每個MBOX構成的控制節(jié)點，作為一個整體，對外的連接線只需要1個220V的電源線和一根以太網網絡線，極大的簡化了現(xiàn)場的布線工程的實現(xiàn)。另外，以太網通訊采用10M/100M自適應方式實現(xiàn)，具有數(shù)據(jù)傳遞高速，可靠及大容量等特點。

　　6. 結論
　　HS網絡化伺服驅動器和MBOX通訊控制板卡的CAN通訊和以太網技術，是一個通用技術產品加以定制化開發(fā)應用的方案設計，該方案的優(yōu)點包括：
　　●高速大容量通訊
　　●組網方便靈活，可靠性高
　　●可擴展性強、現(xiàn)場布線簡單
　　●監(jiān)控診斷容易
　　●性價比優(yōu)于傳統(tǒng)的PLC以及控制板卡方案
　　該方案可廣泛應用于工業(yè)自動化組網流水線控制，使用電動缸的動感（4D/5D）影院和六自由度平臺，以及舞臺，噴泉等特效控制泛工業(yè)化應用領域。伺服驅動組網控制定制化方案在實現(xiàn)用戶需求的同時，也達到了技術方案與目標項目的最佳工程實現(xiàn)。和利時電機大力支持按客戶需求的定制化應用方案等技術開發(fā)及工程實現(xiàn)。
　　參考文獻
　　[1] TCP/IP Protocol Suite Fourth Edition. Behrouz A. Forouzan  ISBN 978-0-07-337604-2  Published by McGraw-Hill
　　[2] 一種CAN總線系統(tǒng)及其中的應用層通訊方法 專利號：200910090385.4 韓利 等 北京和利時電機技術有限公司