正运动技术快速入门

　　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。

　　视频教程：《视频教程：正运动控制器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