伺服驅(qū)動(dòng)器是構(gòu)成伺服系統(tǒng)的基本部件，廣泛應(yīng)用于各種電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，如：數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人驅(qū)動(dòng)、火炮隨動(dòng)系統(tǒng)、雷達(dá)控制、艦船推進(jìn)、車輛驅(qū)動(dòng)、印刷設(shè)備、紡織設(shè)備、縫紉設(shè)備等。在應(yīng)用伺服驅(qū)動(dòng)器的過程中，實(shí)時(shí)讀取和修改各個(gè)控制參數(shù)來達(dá)到實(shí)時(shí)控制，是對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求。
本文即針對(duì)德國博世力士樂的伺服驅(qū)動(dòng)器indradrive，采用靈活易用的VB6.0編程語言，通過indradrive本身所帶的rs232串行通信接口，實(shí)現(xiàn)了上位pc機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器的串行通信，完成了對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部各控制參數(shù)的實(shí)時(shí)控制。
indradrive的通信協(xié)議
indradrive采用sis通信協(xié)議，它是一種二進(jìn)制通信協(xié)議，含有完整的報(bào)文格式和返回校驗(yàn)格式。針對(duì)博世力士樂的各種產(chǎn)品（plc、伺服驅(qū)動(dòng)器等），sis協(xié)議的通信格式是統(tǒng)一的。
sis協(xié)議采用的數(shù)據(jù)格式為：1位起始位，8位數(shù)據(jù)，1位或2位停止位，無校驗(yàn)位;通信傳輸數(shù)據(jù)的波特率為115200bps。sis協(xié)議采用十六進(jìn)制數(shù)據(jù)格式來表示各種指令代碼及數(shù)據(jù)，其軟件通信指令經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，只有兩條，一條為讀指令，一條為寫指令，兩條指令使得上位機(jī)軟件編寫非常方便。
sis協(xié)議的報(bào)文格式如附表所示。
附表 sis協(xié)議的報(bào)文格式
其中報(bào)頭由8個(gè)字節(jié)組成，它們的意義如下：
第一個(gè)字節(jié)stz：起始位，默認(rèn)為0x02;
第二個(gè)字節(jié)cs：用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)，它的值是除此字節(jié)外，所有的數(shù)相加后的低8位值異或ff，再加1后的值;
第三個(gè)字節(jié)datl：除去報(bào)頭后所有數(shù)據(jù)的長度（字節(jié)的個(gè)數(shù)）;
第四個(gè)字節(jié)datlw：重復(fù)第三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容;
第五個(gè)字節(jié)cntrl：決定錯(cuò)誤返回類型，默認(rèn)為0x00;
第六個(gè)字節(jié)service：服務(wù)類型（讀參數(shù)寫0x80，寫參數(shù)寫0x8f）;
第七個(gè)字節(jié)adrs：驅(qū)動(dòng)器地址;
第八個(gè)字節(jié)adre：驅(qū)動(dòng)器地址。
用戶數(shù)據(jù)頭包含5個(gè)字節(jié)，意義如下：
第一個(gè)字節(jié)control byte：操作參數(shù)值，默認(rèn)為0x3c;
第二個(gè)字節(jié)device address（unit address）：驅(qū)動(dòng)器地址;
第三個(gè)字節(jié)parameter type：參數(shù)類型，對(duì)于驅(qū)動(dòng)器其值為0x00;
第四、五字節(jié)parameter number：參數(shù)號(hào)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的s參數(shù)，直接寫參數(shù)號(hào)的十六進(jìn)制值;對(duì)于p參數(shù)，寫“215+參數(shù)號(hào)”的十六進(jìn)制值。
用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度取決于操作參數(shù)的數(shù)據(jù)類型，如操作參數(shù)為int型，寫2個(gè)字節(jié);為dword型，寫4個(gè)字節(jié)。寫的時(shí)候注意低位字節(jié)在前，高位字節(jié)在后。
VB實(shí)現(xiàn)pc機(jī)與indradrive的串行通信
pc機(jī)與indradrive的通信常采用主從問答方式，pc機(jī)始終具有初始傳送優(yōu)先權(quán)，所有的通信均由pc機(jī)來啟動(dòng)。每次通信都是由pc機(jī)通過發(fā)送（讀/寫參數(shù)）命令啟動(dòng)通信，indradrive在接到pc機(jī)發(fā)送的命令后，首先檢查命令中的起始標(biāo)志，然后檢查命令中的驅(qū)動(dòng)器地址是否與自己的驅(qū)動(dòng)器地址相符，如果不一致，說明計(jì)算機(jī)是與其它的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通信，從而忽略該命令;如果一致，就響應(yīng)該命令，并將執(zhí)行結(jié)果回送到pc機(jī)，一次通信過程結(jié)束。
在VB的控件工具箱中提供了一個(gè)使用非常方便的串行通信控件mscomm，它全面地提供了使用串行通信上層開發(fā)的所有細(xì)則，串行通信的實(shí)現(xiàn)既可以采用中斷方式，又可以采用查詢方式。mscomm控件提供了實(shí)現(xiàn)串行端口中斷功能的oncomm事件，該事件是唯一的，可以截取串口的任何消息，當(dāng)有串口事件或錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，VB程序就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入oncomm事件處理程序中。commevent屬性存有串口最近的事件或錯(cuò)誤的數(shù)值代碼，可以在程序中隨時(shí)讀取commevent屬性值來了解通信情況，oncomm事件是和commevent屬性密切相關(guān)、一起使用，當(dāng)任何一個(gè)oncomm事件或錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，都會(huì)使得commevent屬性值改變。在oncomm事件處理過程中，可以通過判斷commevent屬性值，對(duì)于不同的屬性值轉(zhuǎn)入不同的事件處理過程。
根據(jù)sis通信協(xié)議的規(guī)定，VB程序中主要是針對(duì)mscomm控件的操作，主要有mscomm控件的初始化和oncomm事件的處理。
mscomm控件的主要初始化代碼如下：
mscomm_com1.commport = 1
‘設(shè)定需要使用的串口
mscomm_com1.settings = “115200，n，8，1”
‘設(shè)定傳輸?shù)牟ㄌ芈屎托ｒ?yàn)方式
mscomm_com1.portopen = true ‘打開通信串口
mscomm_com1.rthreshold = 1
‘設(shè)置輸入緩沖區(qū)字符輸入門限
oncomm事件的處理程序主要代碼如下：
private sub mscomm_com1_oncomm（）
dim input_buffer as variant dim upper_limit as integer dim
input_to_hex as string
dim i as integer
input_buffer = mscomm_com1.input
‘從接收緩沖區(qū)copy字符
upper_limit = ubound（input_buffer）
‘收到數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)
for i = 0 to upper_limit
input_to_hex = hex（input_buffer（i））
‘將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制
if len（input_to_hex） 《 2 then
‘將不滿兩位的十六進(jìn)制值前補(bǔ)0
input_to_hex = “0” & input_to_hex
end if
if i = 0 then
‘每開始新的一次接收，清空顯示文本框
txtreceivedata.text = “”
end if
txtreceivedata.text = txtreceivedata.text & input_to_hex & “ ”
‘顯示接收的內(nèi)容
next
end sub
讀寫命令實(shí)例及注意事項(xiàng)
有了上面的基礎(chǔ)，就可以根據(jù)sis協(xié)議的數(shù)據(jù)格式來實(shí)時(shí)讀寫indradrive的內(nèi)部參數(shù)，如讀取位置反饋值參數(shù)s-0-0051的值，首先將參數(shù)號(hào)51轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)33，即在用戶數(shù)據(jù)頭的第四、五兩個(gè)字節(jié)分別寫入3300（注意：高字節(jié)在后，低字節(jié)在前）;其它字節(jié)可以相繼得出，因是讀參數(shù)值，所以不需寫用戶數(shù)據(jù);從而發(fā)送內(nèi)容應(yīng)為：02 02 05 05 00 80 01 01 3c 01 00 33 00。如果通信正常，則會(huì)接收到類似的字節(jié)內(nèi)容：02 20 07 07 10 80 01 01 00 3c 01 4e ac 07 00，其中后4個(gè)字節(jié)即為位置反饋值（注意：高字節(jié)在后，低字節(jié)在前），十六進(jìn)制表示應(yīng)為7ac4e，將其轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制為502862，實(shí)際的位置值應(yīng)為50.2862（位置值的分辨率為0.0001）。在寫參數(shù)時(shí)，和讀參數(shù)的不同的地方就是用到用戶數(shù)據(jù)，也就是將欲寫入的值寫到用戶數(shù)據(jù)的位置。如將100.0000寫入最大行程值參數(shù)s-0-0278，首先將參數(shù)號(hào)278轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)116，即在用戶數(shù)據(jù)頭的第四、五兩個(gè)字節(jié)分別寫入16 11;再將1000000（注意不是100.0000）轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制為f4240，即在用戶數(shù)據(jù)的四個(gè)字節(jié)依次寫入40 42 0f 00;其它字節(jié)可以相繼得出;發(fā)送內(nèi)容應(yīng)為：02 76 09 09 00 8f 01 01 3c 01 00 16 01 40 42 0f 00。如通信正常，則會(huì)接收到：02 1a 03 03 10 8f 01 01 00 3c 01，表示改寫參數(shù)成功。
值得注意的是，除了在數(shù)據(jù)格式上遵從sis協(xié)議之外，操作過程中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
通信波特率應(yīng)為115200 bps。
寫參數(shù)時(shí)，應(yīng)先使indradrive處于pm（參數(shù)模式）。通過置位參數(shù)s-0-0420（激活參數(shù)模式）的bit1、bit0，就可以將indradrive切換到pm;而在改寫參數(shù)s-0-0420時(shí)，不需在pm;在將s-0-0420的bit1和bit0置位后，不要忘了再將其復(fù)位，這樣便進(jìn)入pm，便可以隨意改寫參數(shù)了。在配置完參數(shù)后，應(yīng)該跳出pm，進(jìn)入om（操作模式），通過參數(shù)s-0-0422（跳出參數(shù)模式）來完成，配置過程與s-0-0420類似。
�。�3）讀參數(shù)時(shí)無論indradrive處于pm和om均可讀取，沒有限制。
�。�4）讀參數(shù)時(shí)，接收到內(nèi)容的第11個(gè)字節(jié)以后的內(nèi)容為用戶數(shù)據(jù);而寫參數(shù)時(shí)，接收到的內(nèi)容中沒有用戶數(shù)據(jù)部分，只要通信正常，均會(huì)收到相同內(nèi)容02
1a 03 03 10 8f 01 01 00 3c 01。
（5）如果正在上位機(jī)用indraworks調(diào)試indradrive，則讀寫參數(shù)時(shí)，應(yīng)使indraworks離線，否則會(huì)提示串口被占用。
結(jié)語
本文所闡述的串口通信方法已成功應(yīng)用于調(diào)試博世力士樂indradrive伺服驅(qū)動(dòng)器的實(shí)驗(yàn)中，靈活方便，達(dá)到了實(shí)時(shí)修改驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)的要求;適當(dāng)改進(jìn)即可應(yīng)用于地鐵站臺(tái)屏蔽門系統(tǒng)和安全門系統(tǒng)以及自動(dòng)門系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控，具有較好的實(shí)際價(jià)值和可擴(kuò)展性。 |
