（接伺服与运动控制第5期）

（4）输出信号的配置与测试。

在“总线配置”界面上，在左边的总线节点树上双击伺服电机驱动器“MADLN05BE”，看见如图13所示的界面。在“选择输出”栏中选中“Receive PDO mapping1”；然后，点击下方的“编辑”按钮，得到图14所示的PDO编辑界面。

 图3.9. “专用信号状态”页面

图3.10. “轴IO状态”页面

图3.11. 从站的“过程数据”页面

图3.12. PDO编辑界面 

在“PDO编辑”界面上，点击“添加”按钮，进入如图15所示“PDO项编辑”界面。先后添加两个数据：PhysicalOutputs和Bit Mask，其地址和数据类型如图所示。点击“确定”，返回“过程数据”界面。这时，在“选择输出”栏中多出2个数据PhysicalOutputs和Bit Mask。

下载配置文件后，在图12所示界面中可测试通用输出信号，EX-OUT1对应于轴输出信号的Out16。

图3.13. PDO项编辑界面 

（5）电机测试。在主页面上点击“功能测试”按钮，进入到如图16所示界面。在“单轴测试”栏中，进行电机测试。

注意：在点击“启动”按钮之前，必须点击“单轴使能开”按钮。

图3.14. “单轴测试”页面 

6、用C#编写程序控制松下伺服电机的方法

下面通过一个例程，演示C#程序控制松下伺服电机的方法。

例程1：

伺服电机的硬件连接及输入输出口的定义如图3.1、3.2所示，电机的参数设置如第三章第三节所示。

程序界面设计如图3.15所示，程序代码见附录中的例程1。

该程序可实现的功能及编程要点如下：

1. 初始化运动控制卡

总线型运动控制卡的初始化过程与一般脉冲型运动控制卡的一样，代码详见附录例程1中的函数Form1_Load(…)。

在伺服电机运动之前要将使能信号打开。其指令为：nmc_set_axis_enable(卡号,轴号);

注意：不要忘记将LTDMC.cs拷贝置项目文件夹中，并在“解决方案”中添加LTDMC.cs；并且要将DMC2410.dll拷贝至项目文件夹中的bin文件夹中的Debug文件夹内。

2. 关闭运动控制卡

关闭总线型运动控制卡的过程与一般脉冲型运动控制卡的一样，代码详见附录例程1中的函数Form1_FormClosing(…)。

关闭伺服电机的使能信号指令为：nmc_set_axis_disable(卡号,轴号);

3. 点位运动

点位运动的指令与一般脉冲型运动控制卡的一样，代码详见附录例程1中的函数button5_Click(…)。

图3.15. 松下伺服电机测试程序界面 

4. 连续正反转运动

伺服电机定位精度高。应该在运动指令发送结束后，再判断其到位信号INP，以确定电机运动是否停止。代码详见附录例程1中的函数Check_INP(…)。

读取电机的输入口状态的指令为：nmc_get_axis_io_in(卡号,轴号);它一次将该电机所有的输入信号读入一个无符号32位变量中。判断到位信号INP，还需要进行一次与运算，将第24位的到位信号INP解析出来，如以下代码所示。

inINP = LTDMC.nmc_get_axis_io_in(cardID0, 0);

                inINP = inINP & 0x1000000;      // 读取第24位的到位信号INP

5. Jog运动

Jog运动即为定速运动。按钮“Jog+”按下后，启动vmove指令，电机定速运动；按钮“Jog+”抬起后，启动减速停止指令，使定速运动停止。代码详见附录例程1中的函数button1_MouseDown()、button1_MouseUp(…)。

6. 定速运动及在线变速

按下“连续运动开始”按钮，电机以设定的速度连续运动。之后，每按一次“速度+10%”或“速度-10%”，电机都会进行在线变速。

在线变速的指令为：dmc_change_speed_unit(卡号,轴号,新速度,变速调整时间);

7. 回原点运动

回原点运动和一般脉冲型运动控制卡的不一样。回零模式是按照IEC61800-7CiA402标准协议定义的。常用的4种如下：

19号回零方式：电机正方向旋转高速回原点，检测到原点信号后，低速后退，出零点检测范围后停止。

21号回零方式：电机负方向旋转高速回原点，检测到原点信号后，低速后退，出零点检测范围后停止。

20号回零方式：电机正方向旋转低速回原点，检测到原点信号即停止。

22号回零方式：电机负方向旋转低速回原点，检测到原点信号即停止。

即在调用回原点模式设置函数nmc_set_home_profile(卡号,轴号,回零模式,回零低速,回零高速,回零加速时间,回零减速时间,回零偏移量)时，其中的“回零模式”要设为19或21、20、22。

回原点运动的代码详见附录例程1中的函数button12_Click(…)。

8. 输出口Output1的控制

电机输出口的控制指令和输入口的一样，也是一次将该电机所有的输出信号读出或写入。因此，在控制输出口Output1时，就要对输出口数据的第16位信号进行处理。置1用或运算、清0用与运算。代码详见附录例程1中的函数checkBox6_CheckedChanged(…)。

9. 查询输入口状态

输入口状态由定时器定时查询其变化并显示其状态，定时周期50毫秒。代码附录例程1中的详见函数timer2_Tick(…)。

10. 编码器位置显示与清零

编码器位置也是由定速器定时查询与显示，代码详见附录例程1中的函数timer2_Tick(…)。

编码器位置清零的代码详见附录例程1中的函数button7_Click (…)。

11. 总线状态显示与总线复位

总线状态也是由定速器定时查询与显示，代码详见函数timer2_Tick(…)。

当总线状态异常时，可以使用指令dmc_cool_reset(0)对总线复位，同时关闭运动控制卡；复位过程需要10秒钟时间；总线复位完成后，需要对运动控制卡初始化，直接调用函数Form1_Load(sender, e)即可。代码详见附录例程1中的函数button8_Click(…)。

雷赛EtherCAT总线型步进电机驱动器

在EtherCAT总线型运动控制系统中，全部使用伺服电机显然是不合适的。

2016年雷赛智能公司在国内首先推出了EtherCAT总线型步进电机驱动器DM3E系列产品。其外观与参数如图4.1和表4.1所示；其总线参数如表4.2所示。

其接口电路图如图4.2所示，其中CN3为IO接口。IO接口的默认信号如图4.2所示，也可以更改为其他信号，详见该产品手册。

图4.1. 雷赛EtherCAT步进电机驱动器外观

表4.1. DM3E系列驱动器参数

表4.2. DM3E系列驱动器总线参数

图4.2. DM3E系列驱动器接口电路 

DM3E系列驱动器接入总线的方法很简单，和松下交流伺服电机的相似。用雷赛Motion软件，在总线配置界面内，通过“扫描设备”、设置总线周期时间、下载配置文件，即自动配置完成；然后可进行电机的相关测试。（参见第三章第5节）

步进电机的峰值电流、每转脉冲数（相当于设置细分数）等参数可以通过EtherCAT总线修改DM3E系列驱动器的对象字典完成。常用参数如表4.3所示。

表4.3. DM3E系列驱动器常用参数

注意：修改参数后，必须向对象字典（1010H-04H）写一个保存命令0x65766173，参数才能写入EEPROM，保留在驱动器中。保存数据的时间大约为10秒钟。

例程2：

图4.3是一个DM3E系列驱动器及步进电机的测试程序界面程序，代码见附录中的例程2。该程序可实现的功能及编程要点如下：

图4.3. DM3E系列驱动器及步进电机测试程序界面 

1. 初始化运动控制卡、关闭运动控制卡

代码详见附录例程2中的函数Form1_Load(…)、函数Form1_FormClosing(…)。

2. 参数的读取与设置

读对象字典参数的指令为：

LTDMC.nmc_get_node_od(卡号,EtherCAT端口号,节点号,对象字典索引,子索引,参数长度,ref参数);

写对象字典参数的指令为：

LTDMC.nmc_set_node_od(卡号,EtherCAT端口号,节点号,对象字典索引,子索引,参数长度,参数);

代码详见附录例程2中的函数button1_Click(…)、函数button2_Click(…)。

注意：EtherCAT端口号固定为2。

3. 点位运动、Jog运动和回原点运动

运动指令和例程1一样。代码详见附录例程2中的函数button3_Click(…)、button5_MouseDown(…)、button5_MouseUp(…)、button4_Click(…)。

4. 读指令脉冲位置

其指令为：LTDMC.dmc_get_position_unit(卡号,轴号, ref指令位置);

代码详见附录例程2中的函数timer1_Tick(…)。

雷赛EtherCAT总线型闭环步进电机驱动器

雷赛公司于2010年在国内首创的闭环步进电机控制技术是在普通的步进电机上加装旋转编码器、并使用交流伺服电机控制算法，使步进电机的性能有了质的飞跃。雷赛闭环步进电机及驱动器的特点如下：

1. 步进电机采用1000线编码器做位置检测；也可定制5000线编码器。

2. 对位置偏差实时补偿，根本解决了普通步进电机的丢步问题。

3. 转速可达2500rpm，有效力矩比普通步进电机提高30%以上。

4. 振动小、噪声低，电机运行平稳。

5. 电机电流根据负载大小实时调节，所以电机发热量小。

6. 电机参数自动调整，智能水平高。

雷赛EtherCAT总线型闭环步进电机驱动器CL3-EC系列产品的参数如表5.1所示。

表5.1. 雷赛EtherCAT总线型闭环步进电机驱动器参数

图5.1. 雷赛CL3-EC系列驱动器外形 

CL3-EC系列驱动器总线参数与雷赛EtherCAT步进电机驱动器一样，参见表4.2。

CL3-EC系列驱动器的接口电路图如图5.2所示。图中CN4接口为数字IO接口，有7路输入信号、6路输出信号；信号可自定义，出厂默认值如图所示。CN4接口上还有一个专用的抱闸输出口，驱动电流高达500mA，并集成了续流二极管，可以不用继电器直接驱动抱闸器。

CL3-EC系列驱动器驱动器接入总线的方法和雷赛总线型步进电机的相似。下面以一个CL3-EC507驱动器为例，介绍其使用方法。

首先，用雷赛Motion软件，在总线配置界面内，通过“扫描设备”、设置总线周期时间，可自动找到CL3系列闭环步进电机驱动器，但没有自动完成轴映射，如图5.3所示。

在图5.3所示的界面中，点击“添加”按钮，手工进行轴映射。过程如图5.4所示。再点击图5.5中的“上移”按钮，将刚添加的“轴3”上移为“轴1”，如图5.5所示。

然后下载配置文件，完成配置工作。

至此，图5.5中的原点信号Home，正负限位信号POT、NOT，到位信号INP、报警信号ALM，通用输入信号SI-MON1、SI-MON2都可正常使用。

如果要使用图5.5中的通用输出口EX-OUT1~EX-OUT4，还需要进行输出口过程数据的设置，方法如下。

 图5.2. 雷赛CL3-EC系列闭环步进电机驱动器接口电路图

图5.3. 扫描设备后，自动找到CL3系列闭环步进电机驱动器

图5.4. 手工进行轴映射

图5.5. 完成轴映射 

在Motion软件的“总线配置”界面左边的EtherCAT设备树中，双击“CL3-EC507”，出现图5.6所示的界面。

选中“ReceivePDO1”，点击下面的“编辑”按钮，进入到图5.7所示界面。点击“添加”按钮，进入如图5.8所示的界面。

图5.6. 打开从站的“过程数据”界面

图5.7. PDO编辑界面

图5.8. 添加Physical Outputs和BitMask 

在图5.8所示的界面中，选择“DigitalOutputs”，分别添加Physical Outputs和BitMask这两个数据；之后，可在输出数据中看到Physical Outputs和BitMask，如图5.9所示。最后，还要下载配置文件。

CL3-EC系列驱动器的通用IO信号与EtherCAT总线轴IO的映射关系如表5.2所示。控制通用IO信号的指令和松下交流伺服电机例程中的相同。

图5.9. 完成输出口数据设置

表5.2. CL3-EC的通用IO信号与总线轴IO的映射关系 

闭环步进电机的峰值电流、每转脉冲数（相当于设置细分数）等参数可以通过EtherCAT总线修改CL3-EC系列驱动器的对象字典完成。常用参数如表5.3所示。

注意：编码器分辨率是编码器线数的4倍。如果，采用5000线的编码器，这编码器分辨率为20000。和松下交流伺服电机不同，编码器分辨率不可随便改动。修改编码器分辨率后，必须重新启动驱动器才能生效。

例程3：

图5.10是CL3-EC系列驱动器及闭环步进电机测试程序的界面。其代码见附录中的例程3。

表5.3. CL3-EC系列驱动器的常用参数

图5.10. 闭环步进电机及驱动器的测试程序界面 

EtherCAT总线扩展模块

为了便于客户组建EtherCAT总线型运动控制系统，雷赛控制公司还研发了多种功能的EtherCAT总线扩展模块。如：IO扩展模块用于IO信号的检测与控制；定位模块用于控制脉冲型电机；AD/DA扩展模块用于模拟信号的采集与控制；编码器扩展模块用于编码器信号检测。

1、IO扩展模块

EM32DX-E4模块可控制16路输入和16路输出信号。IO接口采用了光电隔离和滤波电路，抗干扰性能好。EM32DX-E4模块的外形如图6.1所示，其接口定义如表6.1所示，其接口电路与雷赛公司的IO控制卡相同，其参数如表6.2所示。

表6.1. IO接口定义

图6.1. EM32DX-E4模块外形

表6.2. IO接口参数

（未完待续）