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奧地利貝加萊B&R  br-automation  
奧地利貝加萊伺服電機8LSA46.R2022D100-3

貝加萊EnMon對一個企業(yè)的監(jiān)測安裝范圍包括總廠供電/供熱/供氣/供水用量（無論是地下水還是城市管網供水）數據采集，供水水壓，水溫等實時數據采集，各個分廠供電/供熱/供氣/供水用量數據采集，其它相關獨立核算部門數據采集等，能源消耗量能綜合比對分析（如圖6所示）。此外，EnMon還著重于對能源介質品質進行監(jiān)控，而zui終的目標是能效利用率zui大化。

CAN總線是目前世界上應用zui廣泛的現場總線之一，在我國得到越來越多的應用。多電機消隙控制模式常用于大型雷達天線控制系統(tǒng)，主要用以消除其轉臺的齒輪間隙。本文以基于CAN總線和PCC的高精度多電機消隙天線控制系統(tǒng)為背景，著重描述了該系統(tǒng)的控制原理和軟、硬件設計。
關鍵詞CAN總線；多電機齒輪消隙；天線控制系統(tǒng)

在高精度天線控制系統(tǒng)中（如跟蹤衛(wèi)星通信天線），精密跟蹤和方位控制對天線的傳動系統(tǒng)精度提出了*的要求。但是由于存在機械加工誤差、機械磨損和傳動齒輪之間存在一定的間隙，既影響天線控制系統(tǒng)的跟蹤精度，又影響天線控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此必須消除傳動齒輪之間的間隙，提高傳動精度。
為解決這一問題，人們想了很多方法。傳統(tǒng)的方法是對機械的傳動結構進行改進。但從已知的消除齒輪間隙的方法看，它們總存在這樣或那樣的不足，如結構復雜、尺寸大、承載能力差等。因此在高精度天線控制系統(tǒng)中傳統(tǒng)的消隙方法無法使用。本控制系統(tǒng)采用多電機來消除傳動機構中的齒輪間隙，從而提高傳動精度。
基于以上分析，該系統(tǒng)采用基于可編程計算機控制器（Programmable Computer Controller，簡稱PCC）和CAN總線的控制系統(tǒng)。多電機消隙天線控制系統(tǒng)在天線控制系統(tǒng)中應用比較普遍，特別是對于大型雷達天線的轉臺的消隙就更為常見。該案例采用目前流行的CAN總線技術和PCC等工控產品，為實現天線轉臺的消隙、方位、俯仰等控制功能，提供了多電機控制的全套解決方案。該方案具有以下特點
（1）采用CAN總線對四臺直流調速器進行組網，不僅實現了全數字控制，而且結構簡單，數據通信簡便，可靠性高。
（2）數字速度調節(jié)器具有力矩均衡分配和環(huán)路控制功能。
（3）實現轉臺的方位、俯仰雙向轉動均衡式消隙。
（4）高效精確的控制算法，可以實現天線控制系統(tǒng)精確定位、目標跟蹤、俯仰、環(huán)掃、扇掃。
（5）實現三電機、雙電機或單電機的運行（降功率）。

CAN，全稱為“Controller  Area  Network"，即控制器局域網，是上應用zui廣泛的總線之一。它是一種在自動化領域內廣泛使用的多線路協(xié)議和有效地支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。CAN的應用范圍遍及汽車、機械、醫(yī)療設備、建筑環(huán)境以及工業(yè)自動化行業(yè)的其它很多領域。
CAN總線之所以能得到如此廣泛的應用，其主要原因如下
（1）強有力的錯誤檢測能力及差分驅動功能。
（2）在十分苛刻的環(huán)境中仍運行良好。
（3）在傳輸介質和線路設計方面，CAN總線也十分靈活。
CAN總線具有下列主要特性
（1）低成本。
（2）*的總線利用率。
（3）相當長的傳輸距離（長達10km）。
（4）高速數據傳輸速率（高達1Mbit/S）。
（5）可靠的錯誤處理和檢錯機制。
(6) 發(fā)送期間若由于出錯而遭破壞的信息可自動重發(fā)送。
（7）節(jié)點在嚴重錯誤的情況下具有自動退出總線的功能。

多電機消隙天線控制系統(tǒng)采用貝加萊公司的可編程自動化控制器（PCC）為主控制器，并采用其Automation Studio集成軟件平臺所包含的高級語言BASIC編制硬件驅動程序和速度PID算法，通過CAN總線通信實現對四臺直流控制器的組網控制，從而實現對四臺轉臺驅動電動機的協(xié)調控制，共同驅動一個轉臺。實現力矩的分擔和傳動間隙的消除，從而提高系統(tǒng)跟蹤精度

天線控制單元（即操作人機界面HMI，采用B&R的PP320觸摸屏）通過內部IMA與多電機控制器（PCC的中央處理器模塊CP476）之間進行通信，實現速度指令、狀態(tài)控制和狀態(tài)信息等遠控操作。四臺直流驅動器通過CAN總線組網控制，通過SSI讀取轉臺的位置信號；天線控制系統(tǒng)的控保電路的信號采集等都是由多電機控制器（CP476）通過其I/O點（DM465數字量I/O模塊）實現的。這種方案不僅實現了全數字控制，而且結構簡單、接口清晰、可靠性高。可以看出多電機控制器（CP476）和CAN總線的應用是關鍵所在。

對于四臺電動機協(xié)調控制一個轉臺來說，要實現齒輪消隙，其中兩臺要作為速度控制模式工作，作為消隙驅動的主電動機，提供與天線轉動方向*的主動驅動力矩。另外兩臺要作為力矩控制模式工作，作為消隙驅動的從動電機，為消隙機構的齒圈提供向后的嚙合“張緊力"。
天線控制單元HMI（PP320）通過串行接口RS-232將速度指令發(fā)送給多電機控制器（CP476），多電機控制器（CP476）通過CAN總線分別對四臺直流調速器（歐陸）實現速度控制和力矩控制的切換，以實現對天線轉臺的無間隙傳動。

電機8LSA24.E5060D100-0

伺服電機8LVA23.B1030D100-0

伺服電機 8LVA33-B1015D100-0

電機8LSA35.R2030D100-3

伺服電機8LSA55.E2030D000-0

伺服電機8LSA55.E2030D000-0

伺服電機8LSA46.EB030D300-3

伺服電機8MSA4S.RO-31

停產升級為8LSA43.R2030D100-3

伺服電機8MSA4X.RO-67

停產升級8LSA46.R2045D100-3 

伺服電機8MSA4M.RO-B5

停產新型號8LSA44.R2030D100-3  

電機8LSA25.D9060S000-3

伺服電機8LSA25.D9060S000-3

伺服電機8LSA36.R0030D000-0

伺服電機8KSJ85.E6030H000-0

伺服電機8LSA35.DA030S000-3

伺服電機8LSA66.R2030D100-3

伺服電機8LSA36.EB030D100-3

電機8LSA26.R0060D100-0

電機8LSA46.R0045D000-0停產升級型號是8LSA46.R2045D000-3

伺服電機8LSA36.E2045D200-0

伺服電機80MPH6.101S000-01

伺服電機8BVF0440H000.001-2

伺服電機8LSA56.D1022D200-3

電機電纜8ECH0005.1111A-0

電機電纜8ECH0003.1111A-0

伺服電機8LSA46.DA060S000-3

伺服電機8LSA44.DB030S100-3

伺服電機8LSA36.R0030C100-0

伺服電機8LSA44-EB030D100-0

伺服電機8LSC84.DA030D000-3

伺服電機8LSA57.DA030S100-3

伺服電機8LSA37.DB030S200-3

伺服電機8LSC84.DA030D000-3

伺服電機8LSC84.DA030D000-3

伺服電機8LSA57.DA030S100-3

伺服電機8LSA37.DB030S200-3

伺服電機8BVI0110HWS0.000-1  

伺服電機8LVA13.B1030D200-0

伺服電機8LSA35.E2030D000-0

伺服電機8LSA55-DA030S000-3

伺服電機8JSA22.E9080D000-0

伺服電機8LSA34.S1030D000-3

伺服電機8LSA35.S1030D000-3

伺服電機8LSA45.S1030D200-3

伺服電機8LSA35.E2030D200-0-有可能停產

伺服電機8LSA44.DA030S200-3

伺服電機8EI2X2HWDS0.0A00-1

伺服電機8EI2X2HWTS0.0A00-1

伺服電機8LSA36.E0045D000-0

伺服電機8LSA35.R2030D200-3 

伺服電機8LSA35.EA030D000-3

伺服電機8JSA22.R0080D200-0

伺服電機8LSA36.R0030D000-0

電機8LSA25.R0060D000-0

伺服電機8LSA46.R0030D200-0

伺服電機8LSA25.R0060D200-0

伺服電機8LSA66.EB022D000-3

伺服電機8LSA66.EB022D300-3

伺服電機8LSA55.EA030D000-1

伺服電機8LSA45.SB060S300-3

步進電機80MPF1.250D114-01

伺服電機8LSC44.EB030D305-3

伺服電機8LSA44.EA030D200-3

伺服電機8LSC44.EB030D305-3

伺服電機8LSA44.DA030S100-3  

伺服電機8LSA45.R2030D100-3

伺服電機8LSA44.E0030D000-0停產推薦8LSA44.E0030D000

伺服電機8LSA55.R2030D000-3

電機8LSA44.DB060S300-3

伺服電機8LSA46.DB060S000-3

控制電機8LSA37.R2045D300-3

電機8LSA35.SB060S300-3

伺服電機8LSA46R2030D100-3

電機8LSC44.DB030S105-3

伺服電機8LSA45.EA045D100-3

伺服電機8LSA45.EA045D100-3

伺服電機8LSA75.DA030D000-3

伺服電機8LSA84.DB030D200-3

伺服電機8LSA55.DB030S200-3

伺服電機8LSA43.E1030D600-3

伺服電機8LSA45.EB045D800-3

步進電機80MPF1.250S000-01

電機8LSC57.EA030D005-3

伺服電機8LSA26.D9060S800-3

伺服電機8LSA44.EA030D000-3

伺服電機8LSA46.EB030D604-0

伺服電機8JSA32.R0030D200-0

伺服電機8JSA22.R0080D000-0

電機線纜8CM020.12-5

電機線纜8CE020.12-1

伺服電機8JSB43D4060U700-0

伺服電機8JSB43.D4060U700-0

伺服電機8LSA33.EB045D000-3

伺服電機8LSA45.R0030D000-0

步進電機80MPH4.600D114-01

伺服電機8LSC57.R2030C005-3

伺服電機8LSC66.R2022CC11-3

伺服電機8LSA75.DA030S200-3

伺服電機8LSA43.R2030D700-3

伺服電機8LSA56.EB022D300-3

伺服電機8LSA65.DA030S300-3

伺服電機8LSA84.E1015C104-0

伺服電機8LSA46.DA030S100-3

伺服電機8LSA26.D9045S200-3

伺服電機8LSA46.DB030S200-3

伺服電機8LSA46.DB060S200-3

伺服電機8LSA55.DB030S100-3

伺服電機8JSA32.R0030D600-0

伺服電機8LSA46.DA030S200-3

伺服電機8LSA34.R2060C100-3 

伺服電機8LSA57.DA030SC04-3 

伺服電機8LSA35.DA030S200-3 

伺服電機8JSA52.EB045D200-0

伺服電機8JSA54.EB028D200-0?

伺服電機8LSA35.DB030D200-3

電機線纜8BCH0015.1111A-0

伺服電機8LSA55.DA030S100-3

伺服電機8LSN56.EB030D300-0

伺服電機8LSA37.DB030D300-3

伺服電機8LSA46.DA030D000-3

伺服電機8LSC84.DA030D000-3

伺服電機8LSA35.R2045D100-3

伺服電機8LSA44.R2045D100-3

伺服電機8LSA55.R2030D200-3

伺服電機8LSA46.R2030D000-3

伺服電機8LSA46.R2030D100-3

伺服電機8LSA46.R2030D200-3

伺服電機8LSA43.R2030D200-3

伺服電機8LSA45.EA030D600-3

電機8LSA37.DB030D200-3

伺服電機8LSA26.E5060D100-3

伺服電機8GA40-040--012S1L2

伺服電機8LSA57.R2030D100-3

電機8LSA75.R2030D100-3

伺服電機8LSA57.R2030D100-3

伺服電機8LSA55.R2030D100-3

伺服電機8LSA57.R2030D100-3 

伺服電機8LSA57.E2030D700-0升級8LSA57.EA030D700-3

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電機8LSA57.E0030D600-3

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電機8LSA36.S1030D300-3

電機8LSA36.S1060D200-3

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電機8LSA57.S1022D200-3

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在嵌入式系統(tǒng)中，低功耗設計是在產品規(guī)劃以及設計過程中必須要面對的問題。半導體芯片每18個月性能翻倍。但同時，電池的技術卻跟不上半導體的步伐，同體積的電池10年容量才能翻一倍。嵌入式系統(tǒng)對于使用時間以及待機時間的要求也越來越高，這就需要在設計產品的時候充分考慮到整個系統(tǒng)的低功耗設計。功耗控制是一個系統(tǒng)的工程，需要從低功耗的器件選型、硬件的低功耗設計與制造技術、軟件的低功耗優(yōu)化等多個方面來統(tǒng)籌考慮。上海韋米總結從以上多個角度來闡述嵌入式系統(tǒng)中低功耗設計要點。
隨著半導體工藝的不斷發(fā)展，半導體的制造工藝也在不斷進步，選用*工藝以及低功耗設計的元器件可以從源頭上降低整個系統(tǒng)的功耗。主控芯片的選型要充分考慮到系統(tǒng)的使用場景，對于那些運算任務比較多的應用場景下，可以選用能耗比高的芯片來設計，比如像ambiq的Apollo系列芯片，該芯片采用具有SPOT技術，芯片在亞閾值穩(wěn)定運行，可減少能源消耗近13倍，實現低功耗技術。
對于嵌入式系統(tǒng)，電源芯片對于低功耗設計是一個很重要的器件。電源芯片自身的功耗以及轉換效率在很大程度影響電池的使用時間。進行低功耗的穩(wěn)壓電路設計，需采用低功耗的LDO或者DCDC芯片，如TI的TPS797系列，自身功耗僅1．2uA。
在滿足功能需求的情況下，盡量選用帶觸發(fā)輸出功能外部器件而非需要輪詢的外部器件，這樣可以減少MCU的運行時間，平時MCU可以一直處于睡眠狀態(tài)下，在滿足觸發(fā)條件時有外部器件通過中斷喚醒MCU工作。硬件設計對于嵌入式系統(tǒng)的功耗也有著至關重要的因素。

對外圍元器件的電源控制，采用帶關斷功能的器件，對于那些進入低功耗模式下不需要工作的外設，可以使用MOS管電路配合MCU控制對局部的電路進行電源管理。在該設備不需要工作時，盡量關斷該部分電源，以達到更低的功耗。

多級電壓設計，電壓和功耗有著密切的聯(lián)系。因此功耗的降低可以考慮對于不同的電路模塊，使用不同的電壓等級，可以采用DVFS動態(tài)電壓頻率技術，通過將不同電路模塊的工作電壓及工作頻率降低到恰好滿足系統(tǒng)低要求，來實時降低系統(tǒng)中不同電路模塊功耗的方法。硬件設計對于MCU的每個IO口都要避免IO口漏電流。當外設掉電時，IO口仍然會有潛在的電源輸出，所以IO口需要默認配置成低電平或者高電平狀態(tài)，避免漏電流。

軟件對功耗的優(yōu)化涉及到多個層次和方面。適當的降低CPU的運行頻率，降低MCU的運行速度，可以有效的降低運行時需要消耗的電流，芯片的功耗和主頻是線性的關系，更高的時鐘頻率意味著更快的MCU運行速度，那么MCU內部CMOS電路就更快的開關頻率，導致更高的運行電流和待機電流。

合理的使用MCU的待機模式，在當前沒有任務需要處理時，將MCU進入到低功耗的睡眠模式。對于使用嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式產品，一般都是在idle空閑任務中進入睡眠模式，但是為了進一步降低功耗，實現低功耗設計，我們還不能直接把睡眠或者停機模式直接放在空閑任務就可以了，需要設計一種更*的休眠機制，比如在freertos操作系統(tǒng)中使用tickless 低功耗機制，進入空閑任務后，首先要計算可以執(zhí)行低功耗的大時間，也就是求出下一個要執(zhí)行的高優(yōu)先級任務還剩多少時間。然后就是把低功耗的喚醒時間設置為這個求出的時間，到時間后系統(tǒng)會從低功耗模式被喚醒，繼續(xù)執(zhí)行多任務。

關注每一個GPIO口電平狀態(tài)，在進入睡眠之前配置所有的GPIO口到高電平或者低電平以降低漏電流。對于外掛的傳感器以及外圍設備，也需要在進入睡眠之前配置其功耗模式以降低消耗的電流。

合理關閉MCU內部模塊，對于在Deep Sleep模式下不需要工作的內部模塊都要關閉時鐘以及電源以節(jié)省功耗，同時要重點關注模擬IO口，模擬功能一般是耗電大戶，在AD／DA功能不使用的時候盡快關閉，減小使用模擬功能的時間。此外，芯片內部SRAM由于需要不停的刷新，在睡眠模式下也需要消耗一定的電流，可以配置部分SRAM在睡眠模式下保持刷新降低功耗。

對于包含有無線功能的芯片，配置合理的待機參數以降低功耗。如比對于BLE芯片CSR1010，在進行BLE的廣播模式下，60ms的廣播間隔的待機電流時394A，如果將廣播時間增大到1．28S，則待機電流降低到28A。對于wifi芯片，比如高通QCA4004芯片，在DTIM1情況下對應功耗是1．5mA，在DTIM10情況下則降低到334A。

嵌入式系統(tǒng)低功耗需要綜合考慮各種可能的因素、條件和狀態(tài)，需要對各種細節(jié)進行認真的斟酌和分析，需要對各種可能的方案和方法進行計算和分析，盡大的努力優(yōu)化整個系統(tǒng)的功耗，達到節(jié)省電能的目的。