奥地利贝加莱BR伺服驱动器

奥地利贝加莱BR伺服驱动器

贝加莱伺服驱动器ACOPOS

贝加莱EnMon对一个企业的监测安装范围包括总厂供电/供热/供气/供水用量（无论是地下水还是城市管网供水）数据采集，供水水压，水温等实时数据采集，各个分厂供电/供热/供气/供水用量数据采集，其它相关独立核算部门数据采集等，能源消耗量能综合比对分析（如图6所示）。此外，EnMon还着重于对能源介质品质进行监控，而zui终的目标是能效利用率zui大化。

CAN总线是目前世界上应用zui广泛的现场总线之一，在我国得到越来越多的应用。多电机消隙控制模式常用于大型雷达天线控制系统，主要用以消除其转台的齿轮间隙。本文以基于CAN总线和PCC的高精度多电机消隙天线控制系统为背景，着重描述了该系统的控制原理和软、硬件设计。
关键词CAN总线；多电机齿轮消隙；天线控制系统

在高精度天线控制系统中（如跟踪卫星通信天线），精密跟踪和方位控制对天线的传动系统精度提出了*的要求。但是由于存在机械加工误差、机械磨损和传动齿轮之间存在一定的间隙，既影响天线控制系统的跟踪精度，又影响天线控制系统的稳定性。因此必须消除传动齿轮之间的间隙，提高传动精度。
为解决这一问题，人们想了很多方法。传统的方法是对机械的传动结构进行改进。但从已知的消除齿轮间隙的方法看，它们总存在这样或那样的不足，如结构复杂、尺寸大、承载能力差等。因此在高精度天线控制系统中传统的消隙方法无法使用。本控制系统采用多电机来消除传动机构中的齿轮间隙，从而提高传动精度。
基于以上分析，该系统采用基于可编程计算机控制器（Programmable Computer Controller，简称PCC）和CAN总线的控制系统。多电机消隙天线控制系统在天线控制系统中应用比较普遍，特别是对于大型雷达天线的转台的消隙就更为常见。该案例采用目前流行的CAN总线技术和PCC等工控产品，为实现天线转台的消隙、方位、俯仰等控制功能，提供了多电机控制的全套解决方案。该方案具有以下特点
（1）采用CAN总线对四台直流调速器进行组网，不仅实现了全数字控制，而且结构简单，数据通信简便，可靠性高。
（2）数字速度调节器具有力矩均衡分配和环路控制功能。
（3）实现转台的方位、俯仰双向转动均衡式消隙。
（4）高效的控制算法，可以实现天线控制系统定位、目标跟踪、俯仰、环扫、扇扫。
（5）实现三电机、双电机或单电机的运行（降功率）。

CAN，全称为“Controller  Area  Network"，即控制器局域网，是上应用zui广泛的总线之一。它是一种在自动化领域内广泛使用的多线路协议和有效地支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN的应用范围遍及汽车、机械、医疗设备、建筑环境以及工业自动化行业的其它很多领域。
CAN总线之所以能得到如此广泛的应用，其主要原因如下
（1）强有力的错误检测能力及差分驱动功能。
（2）在十分苛刻的环境中仍运行良好。
（3）在传输介质和线路设计方面，CAN总线也十分灵活。
CAN总线具有下列主要特性
（1）低成本。
（2）*的总线利用率。
（3）相当长的传输距离（长达10km）。
（4）高速数据传输速率（高达1Mbit/S）。
（5）可靠的错误处理和检错机制。
(6) 发送期间若由于出错而遭破坏的信息可自动重发送。
（7）节点在严重错误的情况下具有自动退出总线的功能。

多电机消隙天线控制系统采用贝加莱公司的可编程自动化控制器（PCC）为主控制器，并采用其Automation Studio集成软件平台所包含的高级语言BASIC编制硬件驱动程序和速度PID算法，通过CAN总线通信实现对四台直流控制器的组网控制，从而实现对四台转台驱动电动机的协调控制，共同驱动一个转台。实现力矩的分担和传动间隙的消除，从而提高系统跟踪精度

天线控制单元（即操作人机界面HMI，采用B&R的PP320触摸屏）通过内部IMA与多电机控制器（PCC的中央处理器模块CP476）之间进行通信，实现速度指令、状态控制和状态信息等远控操作。四台直流驱动器通过CAN总线组网控制，通过SSI读取转台的位置信号；天线控制系统的控保电路的信号采集等都是由多电机控制器（CP476）通过其I/O点（DM465数字量I/O模块）实现的。这种方案不仅实现了全数字控制，而且结构简单、接口清晰、可靠性高。可以看出多电机控制器（CP476）和CAN总线的应用是关键所在。

对于四台电动机协调控制一个转台来说，要实现齿轮消隙，其中两台要作为速度控制模式工作，作为消隙驱动的主电动机，提供与天线转动方向*的主动驱动力矩。另外两台要作为力矩控制模式工作，作为消隙驱动的从动电机，为消隙机构的齿圈提供向后的啮合“张紧力"。
天线控制单元HMI（PP320）通过串行接口RS-232将速度指令发送给多电机控制器（CP476），多电机控制器（CP476）通过CAN总线分别对四台直流调速器（欧陆）实现速度控制和力矩控制的切换，以实现对天线转台的无间隙传动。

奥地利贝加莱BR伺服驱动器

贝加莱ACOPOS 伺服驱动
8V1010.50-2
8V1016.50-2
8V1010.00-2
8V1016.00-2
8V1022.00-2
8V1045.00-2
8V1090.00-2
8V1180.00-2
8V1320.00-2
8V1640.00-2
8V128M.00-2

在嵌入式系统中，低功耗设计是在产品规划以及设计过程中必须要面对的问题。半导体芯片每18个月性能翻倍。但同时，电池的技术却跟不上半导体的步伐，同体积的电池10年容量才能翻一倍。嵌入式系统对于使用时间以及待机时间的要求也越来越高，这就需要在设计产品的时候充分考虑到整个系统的低功耗设计。功耗控制是一个系统的工程，需要从低功耗的器件选型、硬件的低功耗设计与制造技术、软件的低功耗优化等多个方面来统筹考虑。上海韦米总结从以上多个角度来阐述嵌入式系统中低功耗设计要点。
随着半导体工艺的不断发展，半导体的制造工艺也在不断进步，选用先进工艺以及低功耗设计的元器件可以从源头上降低整个系统的功耗。主控芯片的选型要充分考虑到系统的使用场景，对于那些运算任务比较多的应用场景下，可以选用能耗比高的芯片来设计，比如像ambiq的Apollo系列芯片，该芯片采用具有SPOT技术，芯片在亚阈值稳定运行，可减少能源消耗近13倍，实现低功耗技术。
对于嵌入式系统，电源芯片对于低功耗设计是一个很重要的器件。电源芯片自身的功耗以及转换效率在很大程度影响电池的使用时间。进行低功耗的稳压电路设计，需采用低功耗的LDO或者DCDC芯片，如TI的TPS797系列，自身功耗仅1．2uA。
在满足功能需求的情况下，尽量选用带触发输出功能外部器件而非需要轮询的外部器件，这样可以减少MCU的运行时间，平时MCU可以一直处于睡眠状态下，在满足触发条件时有外部器件通过中断唤醒MCU工作。硬件设计对于嵌入式系统的功耗也有着至关重要的因素。

对外围元器件的电源控制，采用带关断功能的器件，对于那些进入低功耗模式下不需要工作的外设，可以使用MOS管电路配合MCU控制对局部的电路进行电源管理。在该设备不需要工作时，尽量关断该部分电源，以达到更低的功耗。

多级电压设计，电压和功耗有着密切的联系。因此功耗的降低可以考虑对于不同的电路模块，使用不同的电压等级，可以采用DVFS动态电压频率技术，通过将不同电路模块的工作电压及工作频率降低到恰好满足系统低要求，来实时降低系统中不同电路模块功耗的方法。硬件设计对于MCU的每个IO口都要避免IO口漏电流。当外设掉电时，IO口仍然会有潜在的电源输出，所以IO口需要默认配置成低电平或者高电平状态，避免漏电流。

软件对功耗的优化涉及到多个层次和方面。适当的降低CPU的运行频率，降低MCU的运行速度，可以有效的降低运行时需要消耗的电流，芯片的功耗和主频是线性的关系，更高的时钟频率意味着更快的MCU运行速度，那么MCU内部CMOS电路就更快的开关频率，导致更高的运行电流和待机电流。

合理的使用MCU的待机模式，在当前没有任务需要处理时，将MCU进入到低功耗的睡眠模式。对于使用嵌入式操作系统的嵌入式产品，一般都是在idle空闲任务中进入睡眠模式，但是为了进一步降低功耗，实现低功耗设计，我们还不能直接把睡眠或者停机模式直接放在空闲任务就可以了，需要设计一种更先进的休眠机制，比如在freertos操作系统中使用tickless 低功耗机制，进入空闲任务后，首先要计算可以执行低功耗的大时间，也就是求出下一个要执行的高优先级任务还剩多少时间。然后就是把低功耗的唤醒时间设置为这个求出的时间，到时间后系统会从低功耗模式被唤醒，继续执行多任务。

关注每一个GPIO口电平状态，在进入睡眠之前配置所有的GPIO口到高电平或者低电平以降低漏电流。对于外挂的传感器以及外围设备，也需要在进入睡眠之前配置其功耗模式以降低消耗的电流。

合理关闭MCU内部模块，对于在Deep Sleep模式下不需要工作的内部模块都要关闭时钟以及电源以节省功耗，同时要重点关注模拟IO口，模拟功能一般是耗电大户，在AD／DA功能不使用的时候尽快关闭，减小使用模拟功能的时间。此外，芯片内部SRAM由于需要不停的刷新，在睡眠模式下也需要消耗一定的电流，可以配置部分SRAM在睡眠模式下保持刷新降低功耗。

对于包含有无线功能的芯片，配置合理的待机参数以降低功耗。如比对于BLE芯片CSR1010，在进行BLE的广播模式下，60ms的广播间隔的待机电流时394A，如果将广播时间增大到1．28S，则待机电流降低到28A。对于wifi芯片，比如高通QCA4004芯片，在DTIM1情况下对应功耗是1．5mA，在DTIM10情况下则降低到334A。

嵌入式系统低功耗需要综合考虑各种可能的因素、条件和状态，需要对各种细节进行认真的斟酌和分析，需要对各种可能的方案和方法进行计算和分析，尽大的努力优化整个系统的功耗，达到节省电能的目的。