• 關鍵詞：正運動技術,EtherCAT,EIO24088

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• 摘要：EIO系列帶軸的擴展模塊的使用方法相同，僅是擴展資源數量的區別。本文以EIO24088擴展模塊為例，來對EIO系列擴展模塊進行使用說明。

EIO系列帶軸的擴展模塊的使用方法相同，僅是擴展資源數量的區別。本文以EIO24088擴展模塊為例，來對EIO系列擴展模塊進行使用說明。

一擴展模塊簡介

EIO24088擴展模塊是EtherCAT總線控制器使用的擴展模塊，可擴展數字量IO和脈沖軸這兩類資源，通過EtherCAT總線連接控制器與EIO24088擴展模塊。

當控制器的IO或軸資源不夠的時候，需要增加擴展模塊，控制器可以同時連接多個擴展模塊，EIO系列擴展模塊通過EtherCAT總線連接，每個擴展模塊有唯一的地址，從0開始。

EIO24088軸擴展時，為總線轉脈沖，將脈沖型驅動器接入到EIO24088擴展模塊上的脈沖軸接口上。

EIO24088帶兩個EtherCAT總線接口，接線時注意EtherCAT IN 連接主控制器或上級模塊，EtherCAT OUT連接驅動設備或下一級擴展板，IN和OUT口不可混用。

二材料準備

（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伺服驅動器+電機一套，脈沖型伺服驅動器+電機一套

C.EIO24088擴展模塊一個

D.電腦一臺。

E.帶屏蔽層網線兩根。

F.24V直流電源一個。

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。

從正運動官網www.zmotion.com.cn下載壓縮包，解壓后直接運行應用程序，無需安裝。

需要配置驅動器參數時下載驅動器調試軟件。

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)，支持多達32軸運動控制，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設置等；同時還支持位置鎖存、硬件比較輸出、運動中精準輸出等，功能齊全，配置高。采用優化的網絡通訊協議可以實現實時的運動控制。

總線接線參考：

控制器、EIO擴展模塊和驅動器的接線參考如下圖：

EIO24088擴展模塊接線規則：EIO24088可接到EtherCAT總線上的任意節點。

EIO24088為總線上的一個設備節點，可接入8個脈沖型驅動器，驅動器按照AXIS 0到AXIS 7的順序依次編號，并且遵從總線上的驅動器編號規則。

驅動器的使能信號為脈沖接口內的通用輸出口，直接通過主控制器的OP指令來使能。或使用SDO指令配置數據字典為自動使能后，主控制器無法直接控制對應的輸出口來使能。

涉及的編號概念如下：總線相關指令參數會用到如下編號。

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。當控制器上有多個總線接口時，在線命令發送?*SLOT查看。

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。

2.設備號(node)

設備號是指一個槽位上連接的所有設備的編號，從0開始，按設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備總數。

3.驅動器編號

控制器會自動識別出槽位上的驅動器，編號從0開始，按驅動器在總線上的連接順序自動編號。

驅動器編號與設備號不同，只給槽位上的驅動器設備編號，其他設備忽略。

四擴展資源映射方法

EIO24088擴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展模塊上的IO資源，EtherCAT總線擴展模塊的IO編號通過總線指令NODE_IO來設置。

IO映射時先查看控制器自身的最大IO編號(包括外部IO接口和脈沖軸內的通用接口)，再使用指令設置。

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映射的編號在整個控制系統中均不得重復。

擴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。

IO映射語法：NODE_IO(slot,node)=iobase

slot：槽位號，0-缺省

node：設備編號，編號從0開始

iobase：映射IO起始編號，設置結果只會是8的倍數

示例：NODE_IO(0,0)=32    '設置槽位0接口設備0的IO起始編號為32

軸映射語法：AXIS_ADDRESS(軸號)=(槽位號<<16)+驅動器編號+1

示例：AXIS_ADDRESS(0)=(0<<16)+0+1   'EtherCAT總線上的第一個驅動器，驅動器編號0，綁定為軸0

若第一個節點是EIO24088，那么這里的驅動器編號0對應連接在EIO24088上的第一個脈沖型驅動器，否則便是EtherCAT總線驅動器。

五擴展模塊上驅動器使用方法

EIO24088擴展模塊需要經過總線初始化之后才能使用，我們這里把一個脈沖型驅動器接到EIO24088擴展模塊上的AXIS 0接口上，使用步驟如下：

1.執行總線初始化程序，初始化過程中識別EIO擴展模塊的設備編號和連接的驅動器編號，根據驅動器編號操作軸映射，根據設備號操作擴展模塊的IO映射，設置DRIVE_PROFILE和ATYPE。

2.初始化成功后，使能EIO24088擴展模塊上的脈沖驅動器，同樣也是操作脈沖軸接口內的OP信號使能驅動器，由于擴展模塊映射的起始IO編號是32，這里的軸接口AXIS 0-AXIS 7內的通用輸出口編號是40-47。在輸出口窗口內按下OP(40)或在程序中執行指令OP(40,ON)均可使能AXIS 0上的脈沖型驅動器。

3.使能完成設置相關軸參數，再發送運動指令便可驅動電機。

軟件操作如下：

在初始化操作成功后，總線上能識別該擴展模塊，可查看擴展模塊上的軸接口數，IO映射后輸入輸出的編號范圍。

起始編號映射為32，該擴展模塊上的輸入編號為外部自帶的24點+軸接口通用輸入8點，一共32點，范圍32-63，輸出編號為外部的8點+軸接口通用輸出8點，共16點，范圍32-47。

EIO24088使用注意事項：

擴展模塊上的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。擴展模塊的DRIVE_PROFILE需要配置為0，ATYPE設為65，但實際由于是脈沖型驅動器，軸類型并不是65，真實軸類型的配置使用SDO指令配置數據字典6011h設置。

初始化過程中若產生硬限位報警，可在軸參數窗口將硬限位的映射編號號指向-1，表示不映射，需要接入限位開關時再去修改FWD_IN和REV_IN。

EIO24088擴展模塊設置：

通過SDO指令讀寫數據字典設置，只開放了部分數據字典供設置，詳情參見EIO24088硬件手冊，更多驅動器參數使用驅動器調試軟件修改。

例如：擴展的脈沖軸的真實軸類型ATYPE設置通過數據字典6011h設置，（按軸號依次設置，第一個驅動器設置數據字典編號為6011h+0*800h，第二個驅動器設置6011h+1*800h，以此類推，每個驅動器加800h，其他參數同理）。

數據字典讀取語法：

SDO_READ (槽位號, 設備編號, 數據字典編號, 數據字典子編號, 數據類型, 讀取數據存儲TABLE位置)

SDO_READ_AXIS (軸號, 數據字典編號, 數據字典子編號, 數據類型, 讀取數據存儲TABLE位置)

數據字典寫入語法：

SDO_WRITE (槽位號, 設備編號, 數據字典編號, 數據字典子編號, 數據類型, 寫入數據值)

SDO_WRITE_AXIS (軸號, 數據字典編號, 數據字典子編號, 數據類型, 寫入數據值)

數據字典讀寫示例：

global sub Sub_SetNodePara(iNode,iVender,iDevice,Iaxis)

    if iVender = $41B and iDevice = $1ab0   then    '正運動24088脈沖擴展軸

        SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6011+Iaxis*$800,0,5,4)  '設置擴展脈沖軸ATYPE類型，值為4表示脈沖和編碼器信號在同一個軸號上

        SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6012+Iaxis*$800,0,6,0)  '設置擴展脈沖軸INVERT_STEP脈沖輸出模式，模式0脈沖+方向

        NODE_IO(Bus_Slot,iNode) = 32 + 32*iNode    '設置240808上IO的起始映射地址

    endif

end sub

如果EIO擴展模塊之后還連接了EtherCAT驅動器，使用時注意總線掃描設備數量的設置，EtherCAT驅動器在初始化程序執行完便使能成功，后續設置軸參數便能運行，注意初始化過程中使用DRIVE_PROFILE指令配置合適的PDO列表，需要用到驅動器IO時，還需操作DRIVE_IO映射。

六脈沖軸與總線軸混合使用

驅動器在使用之前，先配置常用驅動器參數，例如電子齒輪比、一圈脈沖數、電機轉向、控制器模式等，配置方法可參考公眾號歷史文章，關于脈沖型驅動器和EtherCAT/RTEX總線驅動器的配置方法都有詳細說明。

不同類型的軸混合使用時，主要是初始化過程和與驅動器通訊方式不同。

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，使能成功后均可設置軸參數后執行運動。

驅動器通訊方式的區別：總線驅動器有對應的驅動器讀寫指令或驅動器軟件修改參數，脈沖型驅動器只能通過驅動器軟件修改參數。

演示配置：

本例子采用兩種不同類型的的驅動器，脈沖型驅動器和EtherCAT總線驅動器混合使用，將一個脈沖驅動器接在控制器的脈沖軸接口AXIS 0上；將另一個EtherCAT總線驅動器接在控制器的EtherCAT口上，設備號和驅動器編號均為0。

總線初始化完成，在“控制器狀態”能看到總線上的節點。

混合使用步驟：

脈沖軸的軸號按所接的AXIS 0口默認是軸0，總線軸的軸號使用AXIS_ADDRESS指令映射為軸1。

1.使能EtherCAT總線驅動器：執行總線初始化程序，設置EtherCAT總線軸的AXIS_ADDRESS、DRIVE_PROFILE和ATYPE等。

2.使能脈沖型驅動器：總線初始化成功后，使能控制器脈沖軸接口上的脈沖驅動器，操作脈沖軸接口內的OP信號使能驅動器，這里的AXIS 0-AXIS 5口內的通用輸出口編號是12-17。在輸出口窗口內按下OP(12)或在程序中執行指令OP(12,ON)均可使能。

3.驅動器使能完成，后續兩種不同的軸的使用方法基本一致，設置相關軸參數，再發送運動指令便可驅動電機。

控制器支持不同類型的軸混合插補。

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    '本地脈沖軸軸數量

global ConST Bus_AxisStart   = 1      '總線軸起始軸號

global ConST Bus_NodeNum   = 1      '總線配置節點數量,用于判斷實際檢測到的從站數量是否一致

global ConST BUS_TYPE = 0         '總線類型。可用于上位機區分當前總線類型

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

MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0)

global Bus_InitStatus      '總線初始化完成狀態

Bus_InitStatus = -1

global  Bus_TotalAxisnum    '檢查掃描的總軸數

delay(3000)    '延時3S等待驅動器上電，不同驅動器自身上電時間不同，具體根據驅動器調整延時

?"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） ->   從站節點映射軸/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)                      '防止所有驅動器全部同時切換使能導致瞬間電流過大

  next

  Bus_InitStatus = -1

'  Bus_TotalAxisnum = 0  

  SLOT_STOP(Bus_Slot)        

  delay(200)                   '延時時間可以按需調整,確保驅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","連接從站設備數："NODE_COUNT(Bus_Slot)

    if NODE_COUNT(Bus_Slot) <> Bus_NodeNum then    '判斷總線檢測數量是否為實際接線數量

      ?""  

      ?"掃描節點數量與程序配置數量不一致!" ,"配置數量:"Bus_NodeNum,"檢測數量："NODE_COUNT(Bus_Slot)

      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(Bus_Slot)-1            '遍歷掃描到的所有從站節點

      Drive_Vender = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,0)        '讀取驅動器廠商

      Drive_Device = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,1)        '讀取設備編號

      Drive_Alias = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,3)          '讀取設備撥碼ID

      if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) <> 0  then        '判斷當前節點是否有電機

        for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num)-1      '根據節點帶的電機數量循環配置軸參數(針對一拖多驅動器)

          Temp_Axis = Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum    '軸號按NODE順序分配

          'Temp_Axis = Drive_Alias              '軸號按驅動器設定的撥碼分配（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    '設置控制模式 65-位置 66-速度 67-轉矩   

            DRIVE_PROFILE=0     '配置為驅動器內置PDO列表，可改為1，-1,等參數                                         '配置為驅動器內置PDO列表

'          Sub_SetDriverIo(Drive_Vender,Temp_Axis,128 + 32*Temp_Axis)    '映射驅動器IO  IO映射到控制器IO32-以后每個驅動器間隔32點      '          

                    Sub_SetNodePara(Node_Num,Drive_Vender,Drive_Device,j)      '設置特殊總線參數,EIO24088配置

          disable_group(Temp_Axis)                      '每軸單獨分組

          Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1                  '總軸數+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  

      endif

    next

    ?"軸號映射完成","連接總軸數："Bus_TotalAxisnum

    delay(200)

    SLOT_START(Bus_Slot)        '啟動總線

    if return then 

      '?"開始清除驅動器錯誤"

      for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1 

        base(i)

        DRIVE_CLEAR(0)

        DELAY 50

        '?"驅動器錯誤清除完成"

        datum(0)            '清除控制器軸狀態錯誤"

        wa 100  

        wdog=1              '使能總開關

        '"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擴展模塊設置*****************************

'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    '正運動24088脈沖擴展軸

        SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6011+Iaxis*$800,0,5,4)      '設置擴展脈沖軸ATYPE類型

        SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6012+Iaxis*$800,0,6,0)      '設置擴展脈沖軸INVERT_STEP脈沖輸出模式

        NODE_IO(Bus_Slot,iNode) = 32 + 32*iNode          '設置240808上IO的起始映射地址        

    endif

end sub

'***********************總線IO擴展模塊映射********************************

'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    '正運動EIO1616MT

       NODE_IO(Bus_Slot,iNode) = i_IoNum

    endif

end sub

《8軸EtherCAT軸擴展模塊EIO24088的使用》就講到這里。

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