[发明专利]一种应用于运动控制系统的高可靠双冗余CAN总线通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CAN总线通信方法，具体说涉及一种应用于运动控制系统的高可靠双冗余CAN总线通信方法。

背景技术

分布式运动控制系统包含一个主控制器和若干个关节控制器，主控制器主要完成运动路径的规划，将规划出的位置指令发送给各个关节控制器，同时收集各个关节的位置信息，为后续的运动轨迹做准备。主控制器与关节控制器之间需要建立一种快速、可靠的通信方式。以往的通信方式大都选择主控制器与各个关节控制器之间建立点对点串行通信或模拟通信方式，各个关节控制器之间相互独立，缺乏一种高可靠的高速通信链路。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种应用于运动控制系统的高可靠双冗余CAN总线通信方法。

本发明的技术解决方案是：一种应用于运动控制系统的高可靠双冗余CAN总线通信方法，所述的运动控制系统包括一个主控制器和至少两个关节控制器；步骤如下：

(1)将主控制器与各关节控制器之间采用两条CAN总线进行通信，两条CAN总线记为A总线和B总线互为备份且硬件电路相互独立，每条CAN总线既可以接收数据，也可以发送数据；

(2)初始化两条CAN总线，设置CAN总线的通信协议；

(3)主控制器在控制周期的指令发送时段分时将各个关节控制器的关节位置指令通过A总线和B总线分别发送至各个关节控制器，发送完成后向A总线和B总线发送广播指令；所述的控制周期包括指令发送时段和关节状态信息返回时段，其中关节状态信息返回时段采用定时中断的方式进行通信；

(4)各个关节控制器通过查询A、B总线接收主控制器的关节位置指令消息，并将先接收到的指令消息进行解析并保存到内存中；

(5)各个关节控制器通过查询A、B总线接收广播指令，接收到广播指令后，各个关节控制器同时根据解析的指令消息进行运动，并采集当前的状态信息，在定时中断中分时将各自的状态信息发送给主控制器；下一控制周期从步骤(3)开始循环执行。

在定时中断中实时监测A总线、B总线的数据接收状态，当某条总线连续t时间未收到主控制器的指令消息时，立即初始化该总线，将通信切换到另一条总线，待进入到下一控制周期，恢复两条总线冗余的方式，所述的t至少两个控制周期。

在定时中断中实时监测A总线、B总线的状态，每隔一定时间t读取CAN总线错误标志位，当该错误标志位被置位时，立即初始化该总线，将通信切换到另一条总线，待进入到下一控制周期，恢复两条总线冗余的方式，所述的t至少两个控制周期。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明提出了一种使用双冗余CAN总线作为物理链路的通信方法，通过自定义CAN总线通信协议，建立了一条主控制器与多个关节控制器之间的数字通信高速公路，解决了分布式运动控制系统存在的可靠性低，通信速率慢、多个关节运动同步性差、传输的信息有限等问题。

(2)采用两路独立的CAN总线实现硬件双冗余热备份，采用数据信息实时监测及CAN总线硬件状态实时检测的方式实现故障CAN总线的剥离，采用在线切换方式实现故障CAN总线的快速复位，为双冗余CAN总线通信的可靠性提供了保障；

(3)对多个关节站点采用指令数据分时发送、广播消息同步启动的方式提高总线实时性，解决了多个关节运动同步性差的缺点，提高了运动系统的实时性，大大增强多关节之间的协调运动。

附图说明

图1为本发明双冗余CAN总线的拓扑结构图；

图2为本发明运动控制系统控制周期原理图；

图3为本发明CAN总线数据信息实时监测流程图；

图4为本发明CAN总线硬件状态实时监测流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做详细说明，本发明涉及一种应用于运动控制系统的高可靠双冗余CAN总线通信方法，所述的运动控制系统包括一个主控制器和至少两个关节控制器；本例以七个关节控制器为例进行说明。具体步骤如下：

(1)将主控制器与各关节控制器之间采用两条CAN总线进行通信(双冗余CAN总线的拓扑结构如图1所示)，两条CAN总线记为A总线和B总线互为备份且硬件电路相互独立，每条CAN总线既可以接收数据，也可以发送数据,即形成相互独立的双冗余CAN总线通信；

(2)初始化两条CAN总线，设置CAN总线的通信协议；