运动控制器.docx
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1、运动控制器快速入门 | 篇十六:正运动控制器EtherCAT总线快速入门 正运动技术 导语:运动控制器的固件晋级、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、运动控制器的根底轴参数与根底运动控制指令和运动缓冲等。 之前正运动技术与大众共享了,运动控制器的固件晋级、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
2、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、运动控制器的根底轴参数与根底运动控制指令和运动缓冲等。 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:() 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( zmotion .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
3、口的用处参见下列图。 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或者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
4、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者网口连接,下面以网口连接例展开讲明。 (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,再翻开ZDevelop编程软件,点击菜单栏“控制器“连接,翻开“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,比照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
5、该控制器的IP地址)。 同一个网络有多个控制器的时候,IP的下拉列表假设没有显示目的控制器的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,即四段的前三段要一样,最后一段不同才能通讯。 假设控制器与电脑不处于同一网段,那么需要修改控制器或者电脑其中之一
6、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或者控制器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,在开场菜单里翻开控制面板
7、,翻开“网络和Internet。 再翻开“网络与分享中心。 点击“以太网。 在“以太网状态窗口点击“属性,翻开“以太网属性窗口,找到Internet协议版本4(TCP/IPv4)翻开,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。 再次翻开“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,5
8、00us,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,通过晋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展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
9、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、停顿、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绘。 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绘设置数据字典的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相关讲明内容可查看松下文档()技术资料-EtherCAT通讯规格篇)。 EtherCAT初始化经过中必须进展驱动器PDO配置,DRIVE_P
10、ROFILE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讲明确认,如下列图,详细内容可以在()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已有的配置不能知足需求就自定义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展配置或者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S
11、DO_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技术工程师。 (三)驱动器
12、参数设置 修改驱动器参数先连接驱动器,可选USB线或者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,翻开松下驱动器软件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,就能对驱动器进展设置。 点击菜单栏“显示“对象编辑器,翻开如下窗口,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、ACC
13、EL加速度、DECEL减速度和运动指令等都是以UNITS为根本单位。 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。 例如: SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,1,7,1) 电子齿轮比分子 S
14、DO_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,假设不接入外部信号,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“参数按钮翻开下方窗口,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
15、,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。 例如: DRIVE_PROFILE(iAxis) = 5 设定对应的带IO映射的PDO形式 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者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,在下列图查看不同类别参数变更后的值并修改。 (六)驱动器
16、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开场自动编号,驱动器编号也是按连接顺序给驱动器设备自动从0开场编号的,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 16)+驱动器编号+1 EtherCAT总线的槽位号是0。轴号为驱动器映射的目的轴号,映射时每个驱动器的轴号不重
17、复,指向空闲轴号即可。 例如: AXIS_ADDRESS (6)=(0 16)+0+1 第一个ECAT驱动器,驱动器编号0,绑定为轴6 AXIS_ADDRESS (7)=(0 16)+1+1 第二个ECAT驱动器,驱动器编号1,绑定为轴7 AXIS_ADDRESS (8)=(0 16)+2+1 第三个ECAT驱动器,驱动器编号2,绑定为轴8 ATYPE(6)=65 设置为ECAT轴类型,65-位置 66-速度 67-转矩 ATYPE(7)=65 ATYPE(8)=65 (七)驱动器控制形式 EtherCAT驱动器一般有三种控制形式,分别为CSP周期位置形式,CSV周期速度形式,CST周期力矩形
18、式。提供ATYPE指令设置控制形式。 CSP,CSV,CST形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数值进展形式切换。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,周期位置形式,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,周期速度形式,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
19、力矩形式,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,比方DAC=10,此时电机力矩=1%的6071h值。 注意速度形式和力矩形式切换时,先将DAC=0后,再修改ATYPE,防止出现事故。 位置形式:ATYPE=65 将DRIVE_PROFILE配置为带速度的形式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。 位置形式也是实际经过中用的较多的一种形式,运行效果参见在文章后半局部。 速度形式:ATYPE=66 将DRI
20、VE_PROFILE配置为带速度的形式22,ATYPE=66,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,如下列图,DAC=5000表示电机以每秒5000个脉冲的速度持续运行,DAC命令发送后电机一直运行,要进步运行速度将DAC的值加大,DAC的值太小电时机克制不了摩擦力无法转动。 出于平安因素考虑,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渐渐往上增加。 此形式下停顿电机在线命令发送DAC=0即可,或者按下软件的紧急停顿按钮。 力矩形式:ATYPE=67 将DRIVE_PROFILE配置为带力矩的形式30,ATYPE=67,执行总线初始化程序后,在线命令
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