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今天，我們來講解一下正運動技術(shù)運動控制器EtherCAT總線的基礎(chǔ)使用。 1、材料準(zhǔn)備與控制器接線參考 軸擴展：只能擴展脈沖軸，鑒于成本和使用方面，不建議使用過多軸擴展板，可選用支持脈沖軸數(shù)較多的控制器型號。 控制器可擴展的IO點數(shù)可在硬件手冊或“命令與輸出”窗口輸入?*max打印查看。 3、EtherCAT總線擴展模塊 EtherCAT總線擴展模塊包含兩個系列：可分為EIO擴展模塊、ZMIO300-ECAT擴展模塊。 EIO1616MT支持?jǐn)U展數(shù)字量IO，包含16路輸入和16路輸出。 EIO24088可擴展數(shù)字量IO和脈沖軸，支持?jǐn)U展8個脈沖軸，包含24路輸入和8路輸出。 ZMIO300-ECAT擴展模塊為立式組合模塊，可擴展數(shù)字量IO和模擬量。 EtherCAT通訊建議采用帶屏蔽層的雙絞線進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。 EIO1616MT EIO24088  ZMIO300-ECAT+16DO+16DI+4DA+4AD A、EIO擴展模塊使用EtherCAT總線擴展，可選型號如下表： EIO1616雙電源供電(除了主電源，IO也需要單獨供電)，EIO24088為單電源供電。 擴展模塊數(shù)字量IO接口默認支持NPN型。 EtherCAT擴展模塊接線只需將各個模塊的EtherCAT口相互連接即可，EIO擴展板帶兩個EtherCAT接口，EtherCAT IN口接主控制器，EtherCAT OUT口接下級擴展板或驅(qū)動設(shè)備，不可混用。 EIO擴展接線參考如下： 2）ZMIO300-ECAT擴展模塊 A、ZMIO300-ECAT擴展模塊可搭配子模塊如下表： 模擬量精度為16位，有NPN和PNP兩種輸入方式可選，數(shù)字量輸入輸出口帶信號狀態(tài)指示燈。 ZMIO300-16DO/ZMIO300-16DOP數(shù)字量輸出需要一路電源單獨供電。 B、ZMIO300-ECAT擴展模塊使用接線 ZMIO300-ECAT擴展模塊接線參考如下，與EIO擴展模塊接線方法相同。 EtherCAT IN口與EtherCAT OUT口不可混用。 4、EtherCAT總線使用 初始化過程主要包含以下幾個步驟： 1、總線掃描SLOT_SCAN (slot) 2、軸映射AXIS_ADDRESS，擴展模塊IO映射NODE_IO 3、總線開啟SLOT_START (slot) 4、清除驅(qū)動器錯誤DRIVE_CLEAR(0) 5、軸使能AXIS_ENABLE(單軸使能)，WDOG(總使能) 初始化成功后，便可以使用運動控制指令控制總線軸運轉(zhuǎn)。 擴展的資源必須映射到控制器本地資源才可使用。 不同的EtherCAT擴展模塊，IO映射、軸映射方法相同。 IO映射采用NODE_IO指令(數(shù)字量)、NODE_AIO指令(模擬量)設(shè)置，軸映射采用AXIS_ADDRESS指令映射軸號。 IO映射時先查看控制器自身的最大IO編號(包括外部IO接口和脈沖軸內(nèi)的接口)，再使用指令設(shè)置。 若擴展的 IO與控制器自身IO編號重合，二者將同時起作用，所以IO映射的映射的編號在整個控制系統(tǒng)中均不得重復(fù)。 5、EtherCAT總線相關(guān)概念 總線相關(guān)指令參數(shù)會用到如下編號： 槽位號(slot) 槽位號是指控制器上總線接口的編號，缺省為0。當(dāng)控制器上有多個總線接口，?*SLOT查看槽位號。
運動控制器支持單總線時，槽位號為0。 支持雙總線時，EtherCAT總線槽位號為0，RTEX總線槽位號為1。 設(shè)備號(node) 設(shè)備號是指一個槽位上連接的所有設(shè)備的編號，從0開始，按設(shè)備在總線上的連接順序自動編號，可以通過NODE_COUNT(slot)指令查看。 驅(qū)動器編號 控制器會自動識別出槽位上的驅(qū)動器，編號從0開始，按驅(qū)動器在總線上的連接順序自動編號。 驅(qū)動器編號與設(shè)備號不同，只給槽位上的驅(qū)動器設(shè)備編號，其他設(shè)備忽略。 6、IO映射 1）數(shù)字量IO NODE_IO指令設(shè)置設(shè)備的數(shù)字量IO起始編號，單個設(shè)備的輸入輸出的起始編號一樣。必須總線掃描后才能設(shè)置。 語法： NODE_IO(slot, node)=iobase slot：槽位號，0-缺省 node：設(shè)備編號，編號從0開始 iobase：映射IO起始編號，設(shè)置結(jié)果只會是8的倍數(shù) 示例： SLOT_SCAN(0) '掃描總線 IF NODE_COUNT(0)>0 THEN '判斷槽位0上是否有設(shè)備 NODE_IO(0,0)=32 '設(shè)置槽位0接口設(shè)備0的IO起始編號為32 ?NODE_IO(0,0) '打印出設(shè)備0的IO起始編號 ENDIF 2）模擬量IO NODE_AIO指令設(shè)置設(shè)備的模擬量IO起始編號，單個設(shè)備的輸入輸出的起始編號一樣。必須總線掃描后才能讀取。 NODE_AIO(slot, node[,idir])=Aiobase slot：槽位號，0-缺省 node：設(shè)備編號，編號從0開始 idir：AD/DA選擇 。0-缺省，同時設(shè)置AIN、AOUT，讀取時只讀AIN；3-AIN；4-AOUT 示例： SLOT_SCAN(0) '掃描總線 IF NODE_COUNT(0)>0 THEN '判斷槽位0上是否有設(shè)備 NODE_AIO(0,0,0)=8 '設(shè)置槽位0接口設(shè)備0的AIN和AOUT起始編號都為8 ?NODE_AIO(0,0,0) '打印出設(shè)備0的AIO起始編號 ENDIF 7、EtherCAT總線軸映射 AXIS_ADDRESS(軸號)=(槽位號<<16)+驅(qū)動器編號+1 軸映射寫在總線初始化程序中，總線掃描之后，開啟總線之前。 示例： AXIS_ADDRESS (0)=(0<<16)+0+1 '第一個ECAT驅(qū)動器，驅(qū)動器編號0，綁定為軸0 AXIS_ADDRESS (2)=(0<<16)+1+1 '第二個ECAT驅(qū)動器，驅(qū)動器編號1，綁定為軸2 AXIS_ADDRESS (1)=(0<<16)+2+1 '第三個ECAT驅(qū)動器，驅(qū)動器編號2，綁定為軸1 ATYPE(0)=65 '設(shè)置為ECAT軸類型， 65-位置 66-速度 67-轉(zhuǎn)矩 ATYPE(1)=65 ATYPE(2)=65 8、EtherCAT總線狀態(tài) 使用編程軟件成功連接到控制器之后，執(zhí)行總線掃描之后，在線命令欄輸入?*EtherCAT打印出每個NODE節(jié)點的狀態(tài)。
Slot 0 contain 1 nodes：0槽位口共連接了1個設(shè)備 Lostcount 0-0：丟包數(shù) Node：設(shè)備連接NODE編號 Status：設(shè)備連接狀態(tài)，參考NODE_STATUS Mainid：廠商ID Productid：設(shè)備ID Axises：設(shè)備總軸數(shù) Alstate：設(shè)備OP狀態(tài) Node_profile：設(shè)備Profile設(shè)置 Bindaxis：映射到控制器的軸號，-1表示未映射 Drive_profile：設(shè)備收發(fā)PDO配置 Controlword：控制字 Drive_status：設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，參考DRIVE_STATUS Drive_mode：設(shè)備控制模式 Target：電機位置 Encode：編碼器位置 9、EtherCAT擴展模塊參考配置 控制模塊接線完成，使用ZDevelop軟件連接上控制器，運行總線初始化程序，打開“控制器”-“控制器狀態(tài)”窗口，查看槽位0節(jié)點信息，可以看到EtherCAT總線連接的全部設(shè)備的信息。 1）EIO擴展模塊 控制模塊配置： 1個ZMC432+1個EIO1616MT。 EIO1616MT的節(jié)點號為0，擴展的數(shù)字量輸入IO編號為1024-1039共16個，擴展的數(shù)字量輸出IO編號為1024-1039共16個。 NODE_IO(0,0)=1024
控制模塊配置： 1個ZMC432+1個ZMIO300-ECAT通訊模塊+4個ZMIO300-16DI輸入+2個ZMIO300-16DO輸出+1個ZMIO300-4AD+1個ZMIO300-4DA。 NODE_IO(0,0)=32 'IO映射，起始編號從32開始，擴展了64個輸入和32個輸出 NODE_AIO(0,0,0)=4 'AIO映射，起始編號從4開始，擴展4個輸入和4個輸出
10、EtherCAT總線參考配置1 控制模塊配置： 1個ZMC432+2個總線驅(qū)動器。 使用ZDevelop軟件連接上控制器，執(zhí)行完總線初始化程序后，打開“控制器”-“控制器狀態(tài)”窗口，可查看槽位0節(jié)點信息，或在線命令欄輸入?*EtherCAT打印出每個NODE節(jié)點的狀態(tài)。
此時總線上可以掃描到兩個節(jié)點，這兩個節(jié)點均為總線驅(qū)動器，每個驅(qū)動器各帶一個電機，將節(jié)點0的軸映射到軸6，將節(jié)點1的軸映射到軸7。 AXIS_ADDRESS(6)= (0<<16)+0+1 '映射軸號 AXIS_ADDRESS(7)=(0<<16)+1+1 ATYPE(6)=65'設(shè)置控制模式，65-位置 66-速度 67-轉(zhuǎn)矩 ATYPE(7)=65 在線命令欄輸入?*EtherCAT打印信息如下：
11、EtherCAT總線參考配置2 控制模塊配置： 1個ZMC432+1個EIO1616MT+2個總線驅(qū)動器。 使用ZDevelop軟件連接上控制器，執(zhí)行完總線初始化程序后，打開“控制器”-“控制器狀態(tài)”窗口，可查看槽位0節(jié)點信息，或在線命令欄輸入?*EtherCAT打印出每個NODE節(jié)點的狀態(tài)。
此時總線上可以掃描到3個節(jié)點，0節(jié)點為EIO1616MT數(shù)字量IO擴展模塊，帶16進16出，IO映射編號范圍為32-47，NODE_IO(0,0)=32 節(jié)點1和2均為總線驅(qū)動器，每個驅(qū)動器各帶一個電機，將這兩個軸的軸號分別映射為軸6、軸7。 在線命令欄輸入?*EtherCAT打印信息如下：
12、EtherCAT總線初始化程序 此初始化程序為通用版本，以上幾種配置均適用，使用時只需更改個別全局定義的參數(shù)即可。 運動控制模塊根據(jù)實際使用情況編寫。 '**********ECAT總線初始化主程序***********global CONST PUL_AxisStart = 0 '本地脈沖軸起始軸號global CONST PUL_AxisNum = 0 '本地脈沖軸軸數(shù)量global CONST Bus_AxisStart = 6 '總線軸起始軸號global CONST Bus_NodeNum = 1 '總線配置節(jié)點數(shù)量,用于判斷實際檢測到的從站數(shù)量是否一致global MAX_AXISNUM '最大軸數(shù)MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0) '自動獲取控制器支持的軸數(shù)global Bus_InitStatus '總線初始化完成狀態(tài)Bus_InitStatus = -1global Bus_TotalAxisnum '檢查掃描的總軸數(shù)delay(3000) '延時3S等待驅(qū)動器上電，不同驅(qū)動器自身上電時間不同，具體根據(jù)驅(qū)動器調(diào)整延時?'總線通訊周期：',SERVO_PERIOD,'us'Ecat_Init() '初始化ECAT總線 while (Bus_InitStatus = 0) Ecat_Init()wendif Bus_InitStatus = 1 then '總線初始化是否完成 main() '運動控制模塊 endifEND'************ECAT總線初始化**********'初始流程: slot_scan（掃描總線） -> 從站節(jié)點映射軸/io -> SLOT_START（啟動總線） -> 初始化成功'***********************************global sub Ecat_Init() LOCAL Node_Num '節(jié)點設(shè)備編號 LOCAL Temp_Axis '當(dāng)前總線軸的軸號 LOCAL Drive_Vender '當(dāng)前設(shè)備廠商編號 LOCAL Drive_Device '設(shè)備編號 LOCAL Drive_Alias '設(shè)備撥碼ID RAPIDSTOP(2) for i=0 to MAX_AXISNUM - 1 '初始化還原軸類型 AXIS_ENABLE(i) = 0 '關(guān)軸使能 atype(i)=0 '設(shè)置為虛擬軸 AXIS_ADDRESS(i) =0 DELAY(10) '防止所有驅(qū)動器全部同時切換使能導(dǎo)致瞬間電流過大 next Bus_InitStatus = -1 Bus_TotalAxisnum = 0 '將掃描的總線總軸數(shù)置0 SLOT_STOP(0) delay(200) slot_scan(0) '掃描總線 if return then ?'總線掃描成功','連接從站設(shè)備數(shù)：'NODE_COUNT(0) if NODE_COUNT(0) <> Bus_NodeNum then '判斷總線檢測數(shù)量是否為實際接線數(shù)量 ?'' ?'掃描節(jié)點數(shù)量與程序配置數(shù)量不一致!' ,'配置數(shù)量:'Bus_NodeNum,'檢測數(shù)量：'NODE_COUNT(0) Bus_InitStatus = 0 '初始化失敗。報警提示 'return endif ''開始映射軸號' for Node_Num=0 to NODE_COUNT(0)-1 '遍歷掃描到的所有從站節(jié)點 Drive_Vender = NODE_INFO(0,Node_Num,0) '讀取設(shè)備廠商 Drive_Device = NODE_INFO(0,Node_Num,1) '讀取設(shè)備編號 Drive_Alias = NODE_INFO(0,Node_Num,3) '讀取設(shè)備撥碼ID if NODE_AXIS_COUNT(0,Node_Num) <> 0 then '判斷當(dāng)前節(jié)點是否有電機 for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(0,Node_Num)-1 '根據(jù)節(jié)點帶的電機數(shù)量循環(huán)配置軸參數(shù)(針對一拖多驅(qū)動器) Temp_Axis = Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum '軸號按NODE順序分配，總線開始軸號+總線掃描軸號 'Temp_Axis = Drive_Alias '軸號按驅(qū)動器設(shè)定的撥碼分配（一拖多需要特殊處理） base(Temp_Axis) AXIS_ADDRESS(Temp_Axis)= (0<<16)+ Bus_TotalAxisnum + 1 '映射軸號 ATYPE=65 '設(shè)置控制模式 65-位置 66-速度 67-轉(zhuǎn)矩 disable_group(Temp_Axis) '每軸單獨分組 Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1 '總軸數(shù)+1 next else 'IO擴展模塊 Sub_SetNodeIo(Node_Num,Drive_Vender,Drive_Device,1024 + 32*Node_Num) '映射擴展模塊IO ?'擴展IO映射完成' endif next ?'軸號映射完成','連接總軸數(shù)：'Bus_TotalAxisnum wa 200 SLOT_START(0) '啟動總線 if return then wdog=1 '使能總開關(guān) '?'開始清除驅(qū)動器錯誤' for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1 BASE(i) DRIVE_CLEAR(0) DELAY 50 '?'驅(qū)動器錯誤清除完成' datum(0) '清除控制器軸狀態(tài)錯誤' wa 100 ''軸使能' AXIS_ENABLE=1 next Bus_InitStatus = 1 ?'軸使能完成' '本地脈沖軸配置 for i = 0 to PUL_AxisNum - 1 base(PUL_AxisStart + i) AXIS_ADDRESS = (-1<<16) + i ATYPE = 4 next ?'總線開啟成功' else ?'總線開啟失敗' Bus_InitStatus = 0 endif else ?'總線掃描失敗' Bus_InitStatus = 0 endifend sub'********總線IO模塊映射********'通過NODE_IO(0,Node_Num)分配模塊IO起始地址，不使用擴展模塊的時候刪掉此段'*****************************global sub Sub_SetNodeIo(iNode,iVender,iDevice,i_IoNum) if iVender = $41B then '正運動IO擴展模塊 NODE_IO(0,iNode) = i_IoNum 'NODE_AIO(0,iNode) = 4*（iNode+1） ?'IO映射成功' endifend sub'**********運動控制模塊********'初始化完成后，使用運動控制指令控制ECAT總線軸運動'*****************************global sub main() RAPIDSTOP(2) WAIT IDLE BASE(6,7) '選擇總線軸軸號 ATYPE=65,65 UNITS=100,100 '脈沖當(dāng)量設(shè)置 SPEED=100,100 ACCEL=1000,1000 DECEL=1000,1000 DPOS=0,0 MPOS=0,0 TRIGGER '自動觸發(fā)示波器 MOVE(100,100) '先運動100,100位置 MOVECIRC(200,0,100,0,1) '半徑100順時針畫半圓，終點坐標(biāo)（300,100）end sub |
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