關(guān)鍵詞：正運(yùn)動技術(shù),EtherCAT,EIO24088
摘要：EIO系列帶軸的擴(kuò)展模塊的使用方法相同，僅是擴(kuò)展資源數(shù)量的區(qū)別。本文以EIO24088擴(kuò)展模塊為例，來對EIO系列擴(kuò)展模塊進(jìn)行使用說明。
EIO系列帶軸的擴(kuò)展模塊的使用方法相同，僅是擴(kuò)展資源數(shù)量的區(qū)別。本文以EIO24088擴(kuò)展模塊為例，來對EIO系列擴(kuò)展模塊進(jìn)行使用說明。
一擴(kuò)展模塊簡介
EIO24088擴(kuò)展模塊是EtherCAT總線控制器使用的擴(kuò)展模塊，可擴(kuò)展數(shù)字量IO和脈沖軸這兩類資源，通過EtherCAT總線連接控制器與EIO24088擴(kuò)展模塊。
當(dāng)控制器的IO或軸資源不夠的時(shí)候，需要增加擴(kuò)展模塊，控制器可以同時(shí)連接多個(gè)擴(kuò)展模塊，EIO系列擴(kuò)展模塊通過EtherCAT總線連接，每個(gè)擴(kuò)展模塊有唯一的地址，從0開始。
EIO24088軸擴(kuò)展時(shí)，為總線轉(zhuǎn)脈沖，將脈沖型驅(qū)動器接入到EIO24088擴(kuò)展模塊上的脈沖軸接口上。
EIO24088帶兩個(gè)EtherCAT總線接口，接線時(shí)注意EtherCAT IN 連接主控制器或上級模塊，EtherCAT OUT連接驅(qū)動設(shè)備或下一級擴(kuò)展板，IN和OUT口不可混用。
二材料準(zhǔn)備
（一）硬件
A.ZMC432控制器一臺，任意帶EtherCAT總線接口的控制器均可。
B.EtherCAT伺服驅(qū)動器+電機(jī)一套，脈沖型伺服驅(qū)動器+電機(jī)一套
C.EIO24088擴(kuò)展模塊一個(gè)
D.電腦一臺。
E.帶屏蔽層網(wǎng)線兩根。
F.24V直流電源一個(gè)。
G.接線端子與連接線若干。
（二）軟件
ZDevelop V3.10版本控制器編程軟件。
從正運(yùn)動官網(wǎng)www.zmotion.com.cn下載壓縮包，解壓后直接運(yùn)行應(yīng)用程序，無需安裝。
需要配置驅(qū)動器參數(shù)時(shí)下載驅(qū)動器調(diào)試軟件。
三硬件接線
ZMC432總線控制器支持EtherCAT總線連接，支持最快250us的刷新周期(16軸以內(nèi))，支持多達(dá)32軸運(yùn)動控制，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等；同時(shí)還支持位置鎖存、硬件比較輸出、運(yùn)動中精準(zhǔn)輸出等，功能齊全，配置高。采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動控制。
總線接線參考：
控制器、EIO擴(kuò)展模塊和驅(qū)動器的接線參考如下圖：
EIO24088擴(kuò)展模塊接線規(guī)則：EIO24088可接到EtherCAT總線上的任意節(jié)點(diǎn)。
EIO24088為總線上的一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，可接入8個(gè)脈沖型驅(qū)動器，驅(qū)動器按照AXIS 0到AXIS 7的順序依次編號，并且遵從總線上的驅(qū)動器編號規(guī)則。
驅(qū)動器的使能信號為脈沖接口內(nèi)的通用輸出口，直接通過主控制器的OP指令來使能。或使用SDO指令配置數(shù)據(jù)字典為自動使能后，主控制器無法直接控制對應(yīng)的輸出口來使能。
涉及的編號概念如下：總線相關(guān)指令參數(shù)會用到如下編號。
1.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(gè)總線接口時(shí)，在線命令發(fā)送?*SLOT查看。
運(yùn)動控制器支持單總線時(shí)，槽位號為0。
支持雙總線時(shí)，EtherCAT總線槽位號為0，RTEX總線槽位號為1。
2.設(shè)備號(node)
設(shè)備號是指一個(gè)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)指令查看總線上連接的設(shè)備總數(shù)。
3.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。
四擴(kuò)展資源映射方法
EIO24088擴(kuò)展模塊上有兩類資源需要映射，軸資源和IO資源。
控制器上程序只需通過IO編號就可以訪問到擴(kuò)展模塊上的IO資源，EtherCAT總線擴(kuò)展模塊的IO編號通過總線指令NODE_IO來設(shè)置。
IO映射時(shí)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)的通用接口)，再使用指令設(shè)置。
若擴(kuò)展的IO與控制器自身IO編號重合，二者將同時(shí)起作用，所以IO映射的編號在整個(gè)控制系統(tǒng)中均不得重復(fù)。
擴(kuò)展模塊的軸使用前需要使用AXIS_ADDRESS指令映射軸號，軸映射也需要注意軸號不得重復(fù)。
IO映射語法：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：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
軸映射語法：AXIS_ADDRESS(軸號)=(槽位號<<16)+驅(qū)動器編號+1
示例：AXIS_ADDRESS(0)=(0<<16)+0+1 'EtherCAT總線上的第一個(gè)驅(qū)動器，驅(qū)動器編號0，綁定為軸0
若第一個(gè)節(jié)點(diǎn)是EIO24088，那么這里的驅(qū)動器編號0對應(yīng)連接在EIO24088上的第一個(gè)脈沖型驅(qū)動器，否則便是EtherCAT總線驅(qū)動器。
五擴(kuò)展模塊上驅(qū)動器使用方法
EIO24088擴(kuò)展模塊需要經(jīng)過總線初始化之后才能使用，我們這里把一個(gè)脈沖型驅(qū)動器接到EIO24088擴(kuò)展模塊上的AXIS 0接口上，使用步驟如下：
1.執(zhí)行總線初始化程序，初始化過程中識別EIO擴(kuò)展模塊的設(shè)備編號和連接的驅(qū)動器編號，根據(jù)驅(qū)動器編號操作軸映射，根據(jù)設(shè)備號操作擴(kuò)展模塊的IO映射，設(shè)置DRIVE_PROFILE和ATYPE。
2.初始化成功后，使能EIO24088擴(kuò)展模塊上的脈沖驅(qū)動器，同樣也是操作脈沖軸接口內(nèi)的OP信號使能驅(qū)動器，由于擴(kuò)展模塊映射的起始IO編號是32，這里的軸接口AXIS 0-AXIS 7內(nèi)的通用輸出口編號是40-47。在輸出口窗口內(nèi)按下OP(40)或在程序中執(zhí)行指令OP(40,ON)均可使能AXIS 0上的脈沖型驅(qū)動器。
3.使能完成設(shè)置相關(guān)軸參數(shù)，再發(fā)送運(yùn)動指令便可驅(qū)動電機(jī)。
軟件操作如下：
在初始化操作成功后，總線上能識別該擴(kuò)展模塊，可查看擴(kuò)展模塊上的軸接口數(shù)，IO映射后輸入輸出的編號范圍。
起始編號映射為32，該擴(kuò)展模塊上的輸入編號為外部自帶的24點(diǎn)+軸接口通用輸入8點(diǎn)，一共32點(diǎn)，范圍32-63，輸出編號為外部的8點(diǎn)+軸接口通用輸出8點(diǎn)，共16點(diǎn)，范圍32-47。
EIO24088使用注意事項(xiàng)：
擴(kuò)展模塊上的IO不管有沒有使用，都需要使用NODE_IO指令映射EIO24088的輸入輸出編號。擴(kuò)展模塊的DRIVE_PROFILE需要配置為0，ATYPE設(shè)為65，但實(shí)際由于是脈沖型驅(qū)動器，軸類型并不是65，真實(shí)軸類型的配置使用SDO指令配置數(shù)據(jù)字典6011h設(shè)置。
初始化過程中若產(chǎn)生硬限位報(bào)警，可在軸參數(shù)窗口將硬限位的映射編號號指向-1，表示不映射，需要接入限位開關(guān)時(shí)再去修改FWD_IN和REV_IN。
EIO24088擴(kuò)展模塊設(shè)置：
通過SDO指令讀寫數(shù)據(jù)字典設(shè)置，只開放了部分?jǐn)?shù)據(jù)字典供設(shè)置，詳情參見EIO24088硬件手冊，更多驅(qū)動器參數(shù)使用驅(qū)動器調(diào)試軟件修改。
例如：擴(kuò)展的脈沖軸的真實(shí)軸類型ATYPE設(shè)置通過數(shù)據(jù)字典6011h設(shè)置，（按軸號依次設(shè)置，第一個(gè)驅(qū)動器設(shè)置數(shù)據(jù)字典編號為6011h+0*800h，第二個(gè)驅(qū)動器設(shè)置6011h+1*800h，以此類推，每個(gè)驅(qū)動器加800h，其他參數(shù)同理）。
數(shù)據(jù)字典讀取語法：
SDO_READ (槽位號, 設(shè)備編號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 讀取數(shù)據(jù)存儲TABLE位置)
SDO_READ_AXIS (軸號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 讀取數(shù)據(jù)存儲TABLE位置)
數(shù)據(jù)字典寫入語法：
SDO_WRITE (槽位號, 設(shè)備編號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 寫入數(shù)據(jù)值)
SDO_WRITE_AXIS (軸號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 寫入數(shù)據(jù)值)
數(shù)據(jù)字典讀寫示例：
global sub Sub_SetNodePara(iNode,iVender,iDevice,Iaxis)
if iVender = $41B and iDevice = $1ab0 then '正運(yùn)動24088脈沖擴(kuò)展軸
SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6011+Iaxis*$800,0,5,4) '設(shè)置擴(kuò)展脈沖軸ATYPE類型，值為4表示脈沖和編碼器信號在同一個(gè)軸號上
SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6012+Iaxis*$800,0,6,0) '設(shè)置擴(kuò)展脈沖軸INVERT_STEP脈沖輸出模式，模式0脈沖+方向
NODE_IO(Bus_Slot,iNode) = 32 + 32*iNode '設(shè)置240808上IO的起始映射地址
endif
end sub
如果EIO擴(kuò)展模塊之后還連接了EtherCAT驅(qū)動器，使用時(shí)注意總線掃描設(shè)備數(shù)量的設(shè)置，EtherCAT驅(qū)動器在初始化程序執(zhí)行完便使能成功，后續(xù)設(shè)置軸參數(shù)便能運(yùn)行，注意初始化過程中使用DRIVE_PROFILE指令配置合適的PDO列表，需要用到驅(qū)動器IO時(shí)，還需操作DRIVE_IO映射。
六脈沖軸與總線軸混合使用
驅(qū)動器在使用之前，先配置常用驅(qū)動器參數(shù)，例如電子齒輪比、一圈脈沖數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)向、控制器模式等，配置方法可參考公眾號歷史文章，關(guān)于脈沖型驅(qū)動器和EtherCAT/RTEX總線驅(qū)動器的配置方法都有詳細(xì)說明。
不同類型的軸混合使用時(shí)，主要是初始化過程和與驅(qū)動器通訊方式不同。
脈沖軸是通過給OP信號使能，總線軸通過一段初始化程序使能，使能成功后均可設(shè)置軸參數(shù)后執(zhí)行運(yùn)動。
驅(qū)動器通訊方式的區(qū)別：總線驅(qū)動器有對應(yīng)的驅(qū)動器讀寫指令或驅(qū)動器軟件修改參數(shù)，脈沖型驅(qū)動器只能通過驅(qū)動器軟件修改參數(shù)。
演示配置：
本例子采用兩種不同類型的的驅(qū)動器，脈沖型驅(qū)動器和EtherCAT總線驅(qū)動器混合使用，將一個(gè)脈沖驅(qū)動器接在控制器的脈沖軸接口AXIS 0上；將另一個(gè)EtherCAT總線驅(qū)動器接在控制器的EtherCAT口上，設(shè)備號和驅(qū)動器編號均為0。
總線初始化完成，在“控制器狀態(tài)”能看到總線上的節(jié)點(diǎn)。
混合使用步驟：
脈沖軸的軸號按所接的AXIS 0口默認(rèn)是軸0，總線軸的軸號使用AXIS_ADDRESS指令映射為軸1。
1.使能EtherCAT總線驅(qū)動器：執(zhí)行總線初始化程序，設(shè)置EtherCAT總線軸的AXIS_ADDRESS、DRIVE_PROFILE和ATYPE等。
2.使能脈沖型驅(qū)動器：總線初始化成功后，使能控制器脈沖軸接口上的脈沖驅(qū)動器，操作脈沖軸接口內(nèi)的OP信號使能驅(qū)動器，這里的AXIS 0-AXIS 5口內(nèi)的通用輸出口編號是12-17。在輸出口窗口內(nèi)按下OP(12)或在程序中執(zhí)行指令OP(12,ON)均可使能。
3.驅(qū)動器使能完成，后續(xù)兩種不同的軸的使用方法基本一致，設(shè)置相關(guān)軸參數(shù)，再發(fā)送運(yùn)動指令便可驅(qū)動電機(jī)。
控制器支持不同類型的軸混合插補(bǔ)。
總線初始化模板程序：
'****************ECAT總線初始化
global ConST PUL_AxisStart = 0 '本地脈沖軸起始軸號
global ConST PUL_AxisNum = 1 '本地脈沖軸軸數(shù)量
global ConST Bus_AxisStart = 1 '總線軸起始軸號
global ConST Bus_NodeNum = 1 '總線配置節(jié)點(diǎn)數(shù)量,用于判斷實(shí)際檢測到的從站數(shù)量是否一致
global ConST BUS_TYPE = 0 '總線類型。可用于上位機(jī)區(qū)分當(dāng)前總線類型
global ConST Bus_Slot = 0 '槽位號0（單總線控制器缺省0）
global MAX_AXISNUM '最大軸數(shù)
MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0)
global Bus_InitStatus '總線初始化完成狀態(tài)
Bus_InitStatus = -1
global Bus_TotalAxisnum '檢查掃描的總軸數(shù)
delay(3000) '延時(shí)3S等待驅(qū)動器上電，不同驅(qū)動器自身上電時(shí)間不同，具體根據(jù)驅(qū)動器調(diào)整延時(shí)
?"總線通訊周期：",SERVO_PERIOD,"us"
Ecat_Init() '初始化ECAT總線
END
'************************ECAT總線初始化****************************************
'初始流程: slot_scan（掃描總線） -> 從站節(jié)點(diǎn)映射軸/io -> SLOT_START（啟動總線） -> 初始化成功
'****************************************************************************
global sub Ecat_Init()
local Node_Num,Temp_Axis,Drive_Vender,Drive_Device,Drive_Alias
RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE(0)
for i=0 to MAX_AXISNUM - 1 '初始化還原軸類型
AXIS_ENABLE(i) = 0
atype(i)=0
AXIS_ADDRESS(i) =0
DELAY(10) '防止所有驅(qū)動器全部同時(shí)切換使能導(dǎo)致瞬間電流過大
next
Bus_InitStatus = -1
' Bus_TotalAxisnum = 0
SLOT_STOP(Bus_Slot)
delay(200) '延時(shí)時(shí)間可以按需調(diào)整,確保驅(qū)動器已上電可以等待EtherCAT到位
slot_scan(Bus_Slot) '掃描總線
if return then
?"總線掃描成功","連接從站設(shè)備數(shù)："NODE_COUNT(Bus_Slot)
if NODE_COUNT(Bus_Slot) <> Bus_NodeNum then '判斷總線檢測數(shù)量是否為實(shí)際接線數(shù)量
?""
?"掃描節(jié)點(diǎn)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(Bus_Slot)
Bus_InitStatus = 0 '初始化失敗。報(bào)警提示
'return
endif
'"開始映射軸號"
for Node_Num=0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1 '遍歷掃描到的所有從站節(jié)點(diǎn)
Drive_Vender = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,0) '讀取驅(qū)動器廠商
Drive_Device = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,1) '讀取設(shè)備編號
Drive_Alias = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,3) '讀取設(shè)備撥碼ID
if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) <> 0 then '判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否有電機(jī)
for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num)-1 '根據(jù)節(jié)點(diǎn)帶的電機(jī)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
'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)= (Bus_Slot<<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
DRIVE_PROFILE=0 '配置為驅(qū)動器內(nèi)置PDO列表，可改為1，-1,等參數(shù) '配置為驅(qū)動器內(nèi)置PDO列表
' Sub_SetDriverIo(Drive_Vender,Temp_Axis,128 + 32*Temp_Axis) '映射驅(qū)動器IO IO映射到控制器IO32-以后每個(gè)驅(qū)動器間隔32點(diǎn) '
Sub_SetNodePara(Node_Num,Drive_Vender,Drive_Device,j) '設(shè)置特殊總線參數(shù),EIO24088配置
disable_group(Temp_Axis) '每軸單獨(dú)分組
Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1 '總軸數(shù)+1
next
else 'IO擴(kuò)展模塊
' Sub_SetNodeIo(Node_Num,Drive_Vender,Drive_Device,1024 + 32*Node_Num) '映射擴(kuò)展模塊IO
endif
next
?"軸號映射完成","連接總軸數(shù)："Bus_TotalAxisnum
delay(200)
SLOT_START(Bus_Slot) '啟動總線
if return then
'?"開始清除驅(qū)動器錯(cuò)誤"
for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1
base(i)
DRIVE_CLEAR(0)
DELAY 50
'?"驅(qū)動器錯(cuò)誤清除完成"
datum(0) '清除控制器軸狀態(tài)錯(cuò)誤"
wa 100
wdog=1 '使能總開關(guān)
'"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
endif
end sub
'***********************EIO24088擴(kuò)展模塊設(shè)置*****************************
'通過NODE_IO(Bus_Slot,Node_Num)分配模塊IO起始地址
'************************************************************************
global sub Sub_SetNodePara(iNode,iVender,iDevice,Iaxis)
if iVender = $41B and iDevice = $1ab0 then '正運(yùn)動24088脈沖擴(kuò)展軸
SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6011+Iaxis*$800,0,5,4) '設(shè)置擴(kuò)展脈沖軸ATYPE類型
SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6012+Iaxis*$800,0,6,0) '設(shè)置擴(kuò)展脈沖軸INVERT_STEP脈沖輸出模式
NODE_IO(Bus_Slot,iNode) = 32 + 32*iNode '設(shè)置240808上IO的起始映射地址
endif
end sub
'***********************總線IO擴(kuò)展模塊映射********************************
'通過NODE_IO(Bus_Slot,Node_Num)分配模塊IO起始地址
'**************************************************************************
global sub Sub_SetNodeIo(iNode,iVender,iDevice,i_IoNum)
if iVender = $41B and iDevice = $130 then '正運(yùn)動EIO1616MT
NODE_IO(Bus_Slot,iNode) = i_IoNum
endif
end sub
《8軸EtherCAT軸擴(kuò)展模塊EIO24088的使用》就講到這里。
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