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之前正运动技术与大家分享了,运动控制器的固件升级、ZBasic 程序开发、ZPLC 程序开发、与触摸屏通讯和输入/输出IO 的应用、运动控制器数据与存储的应用、运动控制器ZCAN、EtherCAT 总线的使用、示波器的应用、多任务运行的特点、运动控制器中断的应用、U盘接口的使用、ZDevelop 编程软件的使用、运动控制器的基础轴参数与基础运动控制指令以及运动缓冲等。
今天,我们来讲解一下正运动技术运动控制器EtherCAT 总线快速入门。
以下是图文详解
一准备工作
(一)材料准备
1.硬件
2.软件
1)ZDevelop V3.10版本控制器编程软件。从正运动技术官网(www.zmotion.com.cn)下载压缩包,解压后直接运行应用程序,无需安装。
2)松下伺服驱动器上位机调试软件。从松下官网下载后安装。
(二)硬件接线
1.控制器接线
控制器接口的用途参见下图。
1)主电源:将控制器主电源接线端子上的E+24V端子接入24V直流电源正极,将EGND端子接入24V直流电源负极。
2)以太网EtherNET端口接线:使用一根网线将控制器的EtherNET端口与电脑的以太网口相连。
3)伺服驱动器与控制器接线:使用一根网线将控制器的EtherCAT总线端口与伺服驱动器的X2A或X2B口相连。
注意伺服驱动器的EtherCAT接口有两个,有些驱动器这两个口可以随意接,有些分为EtherCAT IN和EtherCAT OUT,IN口接上一级设备,OUT口接下一级设备,二者不能混用,要注意连接顺序。
多轴控制时伺服驱动器的EtherCAT OUT口再连接下一级驱动设备的EtherCAT IN口,依此类推。
2.驱动器接线
伺服驱动器与电机和编码器的接线参见驱动器手册,将驱动器接入220V市电。
二控制器与电脑连接
控制器与电脑可以通过串口或网口连接,下面以网口连接例展开说明。
(一)网口通讯操作方法 先将控制器与电脑用网线连接好,接通控制器的电源,再打开ZDevelop编程软件,点击菜单栏“控制器”→“连接”,打开“连接到控制器”窗口。
通过“连接到控制器”窗口,可以快速查看本机IP,对比控制器与电脑是否处于同一网段。
IP地址列表下拉选择时,会自动查找当前局域网可用的控制器IP地址(控制器上电POWER灯和RUN灯亮的时候就能查找到该控制器的IP地址)。
同一个网络有多个控制器的时候,IP的下拉列表若没有显示目标控制器的IP地址,可以采取IP扫描来查看当前所有可用的控制器IP地址,扫描完成之后确定关闭此窗口,重新在IP下拉列表选择。
选择正确的IP地址,点击连接之后,编程软件与控制器连接成功,在线命令与输出窗口打印信息提示。
控制器出厂的缺省IP地址为192.168.0.11,“连接到控制器”窗口能显示出本机IP地址,请注意设置有线网卡与无线网卡各自的IP。电脑需要设置IP地址与控制器IP处于同一网段才能连接,即四段的前三段要相同,最后一段不同才能通讯。
若控制器与电脑不处于同一网段,则需要修改控制器或电脑其中之一的IP地址,使二者处于同一网段。
修改控制器IP地址需要先使用串口连接控制器,获取控制器IP地址,然后修改本机IP或控制器IP使二者处于同一网段。
(二)修改控制器IP地址
先使用串口连接控制器,获取控制器IP地址,再修改控制器IP地址。
方法一:可以通过菜单栏“控制器”→“修改IP地址”窗口直接修改控制器IP地址。
方法二:通过IP_ADDRESS指令发送在线命令修改。
指令发送修改成功之后自动断开连接,在线命令打印控制器连接错误信息,通过网口连接选择新IP地址192.168.0.23再次连接控制器,IP地址修改成功后永久有效。
(三)修改本机IP地址
以WIN10为例,在开始菜单里打开控制面板,打开“网络和Internet”。
再打开“网络与共享中心”。
点击“以太网”。
在“以太网状态”窗口点击“属性”,打开“以太网属性”窗口,找到Internet协议版本4(TCP/IPv4)打开,就能看到本机IP地址修改窗口,勾选“使用下面的IP地址”,在IP地址输入栏里修改IP,将本机IP改为和控制器IP处于同一网段,修改完成点击“确认”即可成功修改IP。
再次打开“连接到控制器”窗口尝试连接到控制器。
三EtherCAT伺服驱动器参数设置
(一)通讯周期
使用EtherCAT伺服驱动器时需要保证控制器与伺服周期一致才可正常通讯使用。
EtherCAT伺服驱动器一般支持不同周期,通讯周期主要有250us,500us,1ms,2ms,4ms,连接时自动匹配控制器周期,不需要设置,当通讯周期无法自动匹配时,通讯失败,通过升级控制器固件修改控制器周期解决。
控制器一般默认为1ms,使用SERVO_PERIOD指令读取控制器周期。
伺服周期越小,位置控制越精细,响应速度也更快。
(二)驱动器PDO设置
PDO全名为Process Data Object,指在EtherCAT总线网络中周期的进行主站与从站的数据交互的功能,可以看作一个数组空间,每个数组元素存放了不同的功能码,PDO在一个周期中执行这些功能码对应的操作,这些功能码就叫做数据字典,数据字典用4位16进制数来表示。
RxPDO:主站传送数据给从站。
TxPDO:从站传送数据给主站。
EtherCAT总线上控制器为主站,伺服驱动器为从站。
如6040h控制字(用于控制伺服轴的使能、启动、停止、报警、复位等运行状态),每个数据字典Index包含32个子字典Sub-Index。数据字典的功能和初始值查看驱动器手册的描述。
数据字典的编号及功能是协议本身就确定好的,用户只需按照数据字典的描述设置数据字典的bit位,所有的标准EtherCAT设备都使用一套数据字典。
松下A6B伺服驱动器的EtherCAT相关说明内容可查看松下文档《技术资料-EtherCAT通讯规格篇》。
EtherCAT初始化过程中必须进行驱动器PDO配置,DRIVE_PROFILE指令配置驱动器的PDO列表,目前提供20几种配置选择,每种配置包含哪些数据字典查看该指令说明确认,如下图,具体内容可以在《ZBasic编程手册V3.2.4》中查看。
DRIVE_PROFILE=-1表示驱动器的内置缺省PDO列表,驱动器内置PDO列表包含哪些数据字典需要查看驱动器手册。
DRIVE_PROFILE已有的配置不能满足需求就自定义PDO,采用SDO相关指令操作数据字典配置驱动器需要的PDO。
驱动器的相关参数修改,同样使用SDO指令读写对应的数据字典进行配置或通过驱动器软件修改。SDO指令包含数据字典读取SDO_READ、SDO_READ_AXIS和数据字典写入SDO_WRITE、SDO_WRITE_AXIS。
数据字典读取语法:
SDO_READ (槽位号, 设备编号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 读取数据存储TABLE位置)
SDO_READ_AXIS (轴号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 读取数据存储TABLE位置)
数据字典写入语法:
SDO_WRITE (槽位号, 设备编号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 写入数据值)
SDO_WRITE_AXIS (轴号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 写入数据值)
自定义PDO的配置方法请咨询正运动的销售工程师或者技术工程师。
(三)驱动器参数设置
修改驱动器参数先连接驱动器,可选USB线或WLAN连接驱动器,使用USB线连接电脑与驱动器端的X1端口,给驱动器上电,打开松下驱动器软件PANATERM,弹出“选择与驱动器通信”窗口,选择与驱动器通过USB连接后,自动获取到驱动器信息显示在窗口内,点击OK连接成功,就能对驱动器进行设置。
点击菜单栏“显示”→“对象编辑器”,打开如下窗口,找到需要设置的数据字典,在“Setting Value”一栏直接修改数据字典的内容。
修改完成将参数传送给驱动器,并写入驱动器的EEPROM,驱动器再次上电后参数生效。
例:设置UNITS脉冲当量,即设置电机转一圈需要发送多少个脉冲。
SPEED速度、ACCEL加速度、DECEL减速度和运动指令等都是以UNITS为基本单位。
如图,通过数字字典6091h设置电子齿轮比,6091h-01h设置电子齿轮比分子,6091h-02h设置电子齿轮比分母,此时,电子齿轮比=1/1,6092h-01h设为10000表示给电机发10000个脉冲能使电机旋转一圈,对应的脉冲当量UNITS=10000,MOVE(2)表示给电机发送20000个脉冲,此时电机转两圈。
或者使用SDO指令读写数据字典修改参数。修改完成使用驱动器软件读取6092h-01h的值为10000。
示例:
SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,1,7,1) '电子齿轮比分子 SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,2,7,1) '电子齿轮比分母 SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6092,1,7,10000) '电机一圈脉冲数
(四)驱动器IO信号
驱动器自身有输入信号,作用为保护信号,默认使能状态,若不接入外部信号,驱动器就会保护报错,调试阶段可以关闭这些信号方便调试,将输入值设置为0即可,需要使用驱动器IO时要对驱动器的IO编号映射后才能使用,后续根据实际需求接入实际信号。
点击驱动器软件PANATERM主界面的“参数”按钮打开下方窗口,选中要修改的IO信号后,在“设定值”一栏修改。
驱动器IO映射需要PDO包含数据字典60FDh,然后使用DRIVE_IO指令设置驱动器IO地址,映射的编号范围不要与总线上的其他设备的IO编号重复。
DRIVE_IO (轴号)=输入输出IO起始编号。
示例:
DRIVE_PROFILE(iAxis) = 5 '设定对应的带IO映射的PDO模式 DRIVE_IO(iAxis) = i_IoNum '设定驱动器输入/输出IO起始编号
(五)参数写入驱动器
驱动器的数据字典参数或其他的参数设置完成后,先点击“传送”将修改的全部参数传入驱动器,再点击EEP,将参数写入驱动器的EEPROM,给驱动器重新上电后修改的参数生效,图片上值修改了输入参数,在下图查看不同类别参数变更后的值并修改。
(六)驱动器轴号映射
EtherCAT总线上连接的设备的设备号按照连接顺序从0开始自动编号,驱动器编号也是按连接顺序给驱动器设备自动从0开始编号的,只算总线上的驱动器设备,其他设备是没有驱动器编号的。
EtherCAT总线上连接的驱动器需要使用指令映射驱动器的轴号,使用AXIS_ADDRESS 指令映射,映射完成之后才能使用BASE指令选择驱动器轴号,发送脉冲,控制驱动器所连的电机运行。
轴映射写在总线初始化程序中,总线扫描之后,开启总线之前。
语法:AXIS_ADDRESS(轴号)=(槽位号 |
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