快速入门 | 正运动控制器EtherCAT总线快速入门

2025-06-11 15:16:26

一、准备工作

(一)材料准备

1.硬件

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1)ZDevelop V3.10版本控制器编程软件。从正运动技术官网载压缩包,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。

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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。

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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。

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方法二:通过IP_ADDRESS指令发送在线命令修改。

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再打开“网络与共享中心”。

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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。

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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》。

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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。

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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。

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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。

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CSP,CSV,CST模式的设置需要预先设置PDO,PDO同时包含下方数据字典时,即可直接修改ATYPE数值进行模式切换。驱动器默认PDO列表内置有哪些数据字典需要查看驱动器手册确定。

1.当PDO包含607Ah时,ATYPE可设置为65,周期位置模式,此时使用运动指令控制电机运动。  

2.当PDO包含60FFh时,ATYPE可设置为66,周期速度模式,此时使用DAC指令控制电机以设置值的速度运行,速度单位有两个,脉冲数/S和R/MIN,由驱动器确定,使用时先给较小的数值,观察电机速度情况,再加大。

3.当PDO包含6071h时,ATYPE可设置为67,周期力矩模式,此时使用DAC指令控制电机以设置值的力矩运行,DAC值范围0-1000,对应0-100%的6071设置值,比如DAC=10,此时电机力矩=1%的6071h值。

注意速度模式和力矩模式切换时,先将DAC=0后,再修改ATYPE,防止出现事故。

位置模式:ATYPE=65

将DRIVE_PROFILE配置为带速度的模式1,ATYPE=65,执行总线初始化程序后,设置轴的UNITS、SPEED等运行参数,使用运动指令给电机发脉冲控制轴的运行,注意试运行时SPEED的值不要设置过大。

位置模式也是实际过程中用的较多的一种模式,运行效果参见在文章后半部分。

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力矩模式:ATYPE=67

将DRIVE_PROFILE配置为带力矩的模式30,ATYPE=67,执行总线初始化程序后,在线命令栏发送DAC指令即可控制电机运行,如下图,DAC=30,当前驱动器为3%的力矩,DAC等于1000时表示100%力矩。要提高运行速度将DAC的值加大,DAC的值太小电机会克服不了摩擦力无法转动。

出于安全因素考虑,注意DAC不要设置过大,先设置一个较小值,观察电机运行情况后慢慢往上增加。

此模式下停止电机在线命令发送DAC=0即可,或按下软件的紧急停止按钮。

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打开驱动器软件的报警窗口,也能看当前驱动器是否有警报,或查询历史警报。

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示例:初始化完成后再运行驱动器回零程序。


BASE(iAxis)         '按驱动器轴号逐个回零          

AXIS_STOPREASON = 0          

SPEED = 100         '回零速度          

CREEP = 10         '反找速度          

ACCEL = 1000          

DATUM(21,2)         '驱动器回零模式value=2          

WAIT IDLE          

IF AXIS_STOPREASON = 0 THEN              ?"回零成功"          

ELSE              ?"回零失败" ,"停止原因:",

AXIS_STOPREASON,"状态字0X",HEX(DRIVE_STATUS)          

ENDIF


四、EtherCAT总线初始化

(一)初始化基本流程

按照前面的步骤接好线,给EtherCAT伺服驱动器和控制器上电,使用ZDevelop软件连接控制器,EtherCAT总线使用一段程序来初始化,将初始化程序下载到控制器运行之后,才能设置轴参数和执行运动指令控制伺服电机的运动。

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(三)总线节点状态查看

EtherCAT总线上连接的设备信息有如下三种查看方法。查看总线状态的前提是初始化操作成功,否则无法查看。

1.在菜单栏“控制器”→“控制器状态”窗口查看“槽位0节点”。

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3.还可以通过在线命令发送?*EtherCAT打印EtherCAT总线上的全部设备信息。

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示波器采集总线轴参数波形:

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