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（接伺服與運動控制第5期）

（4）輸出信號的配置與測試。

在“總線配置”界面上，在左邊的總線節點樹上雙擊伺服電機驅動器“MADLN05BE”，看見如圖13所示的界面。在“選擇輸出”欄中選中“Receive PDO mapping1”；然后，點擊下方的“編輯”按鈕，得到圖14所示的PDO編輯界面。

 圖3.9. “專用信號狀態”頁面

圖3.10. “軸IO狀態”頁面

圖3.11. 從站的“過程數據”頁面

圖3.12. PDO編輯界面 

在“PDO編輯”界面上，點擊“添加”按鈕，進入如圖15所示“PDO項編輯”界面。先后添加兩個數據：PhysicalOutputs和Bit Mask，其地址和數據類型如圖所示。點擊“確定”，返回“過程數據”界面。這時，在“選擇輸出”欄中多出2個數據PhysicalOutputs和Bit Mask。

下載配置文件后，在圖12所示界面中可測試通用輸出信號，EX-OUT1對應于軸輸出信號的Out16。

圖3.13. PDO項編輯界面 

（5）電機測試。在主頁面上點擊“功能測試”按鈕，進入到如圖16所示界面。在“單軸測試”欄中，進行電機測試。

注意：在點擊“啟動”按鈕之前，必須點擊“單軸使能開”按鈕。

圖3.14. “單軸測試”頁面 

6、用C#編寫程序控制松下伺服電機的方法

下面通過一個例程，演示C#程序控制松下伺服電機的方法。

例程1：

伺服電機的硬件連接及輸入輸出口的定義如圖3.1、3.2所示，電機的參數設置如第三章第三節所示。

程序界面設計如圖3.15所示，程序代碼見附錄中的例程1。

該程序可實現的功能及編程要點如下：

1. 初始化運動控制卡

總線型運動控制卡的初始化過程與一般脈沖型運動控制卡的一樣，代碼詳見附錄例程1中的函數Form1_Load(…)。

在伺服電機運動之前要將使能信號打開。其指令為：nmc_set_axis_enable(卡號,軸號);

注意：不要忘記將LTDMC.cs拷貝置項目文件夾中，并在“解決方案”中添加LTDMC.cs；并且要將DMC2410.dll拷貝至項目文件夾中的bin文件夾中的Debug文件夾內。

2. 關閉運動控制卡

關閉總線型運動控制卡的過程與一般脈沖型運動控制卡的一樣，代碼詳見附錄例程1中的函數Form1_FormClosing(…)。

關閉伺服電機的使能信號指令為：nmc_set_axis_disable(卡號,軸號);

3. 點位運動

點位運動的指令與一般脈沖型運動控制卡的一樣，代碼詳見附錄例程1中的函數button5_Click(…)。

圖3.15. 松下伺服電機測試程序界面 

4. 連續正反轉運動

伺服電機定位精度高。應該在運動指令發送結束后，再判斷其到位信號INP，以確定電機運動是否停止。代碼詳見附錄例程1中的函數Check_INP(…)。

讀取電機的輸入口狀態的指令為：nmc_get_axis_io_in(卡號,軸號);它一次將該電機所有的輸入信號讀入一個無符號32位變量中。判斷到位信號INP，還需要進行一次與運算，將第24位的到位信號INP解析出來，如以下代碼所示。

inINP = LTDMC.nmc_get_axis_io_in(cardID0, 0);

                inINP = inINP & 0x1000000;      // 讀取第24位的到位信號INP

5. Jog運動

Jog運動即為定速運動。按鈕“Jog+”按下后，啟動vmove指令，電機定速運動；按鈕“Jog+”抬起后，啟動減速停止指令，使定速運動停止。代碼詳見附錄例程1中的函數button1_MouseDown()、button1_MouseUp(…)。

6. 定速運動及在線變速

按下“連續運動開始”按鈕，電機以設定的速度連續運動。之后，每按一次“速度+10%”或“速度-10%”，電機都會進行在線變速。

在線變速的指令為：dmc_change_speed_unit(卡號,軸號,新速度,變速調整時間);

7. 回原點運動

回原點運動和一般脈沖型運動控制卡的不一樣。回零模式是按照IEC61800-7CiA402標準協議定義的。常用的4種如下：

19號回零方式：電機正方向旋轉高速回原點，檢測到原點信號后，低速后退，出零點檢測范圍后停止。

21號回零方式：電機負方向旋轉高速回原點，檢測到原點信號后，低速后退，出零點檢測范圍后停止。

20號回零方式：電機正方向旋轉低速回原點，檢測到原點信號即停止。

22號回零方式：電機負方向旋轉低速回原點，檢測到原點信號即停止。

即在調用回原點模式設置函數nmc_set_home_profile(卡號,軸號,回零模式,回零低速,回零高速,回零加速時間,回零減速時間,回零偏移量)時，其中的“回零模式”要設為19或21、20、22。

回原點運動的代碼詳見附錄例程1中的函數button12_Click(…)。

8. 輸出口Output1的控制

電機輸出口的控制指令和輸入口的一樣，也是一次將該電機所有的輸出信號讀出或寫入。因此，在控制輸出口Output1時，就要對輸出口數據的第16位信號進行處理。置1用或運算、清0用與運算。代碼詳見附錄例程1中的函數checkBox6_CheckedChanged(…)。

9. 查詢輸入口狀態

輸入口狀態由定時器定時查詢其變化并顯示其狀態，定時周期50毫秒。代碼附錄例程1中的詳見函數timer2_Tick(…)。

10. 編碼器位置顯示與清零

編碼器位置也是由定速器定時查詢與顯示，代碼詳見附錄例程1中的函數timer2_Tick(…)。

編碼器位置清零的代碼詳見附錄例程1中的函數button7_Click (…)。

11. 總線狀態顯示與總線復位

總線狀態也是由定速器定時查詢與顯示，代碼詳見函數timer2_Tick(…)。

當總線狀態異常時，可以使用指令dmc_cool_reset(0)對總線復位，同時關閉運動控制卡；復位過程需要10秒鐘時間；總線復位完成后，需要對運動控制卡初始化，直接調用函數Form1_Load(sender, e)即可。代碼詳見附錄例程1中的函數button8_Click(…)。

雷賽EtherCAT總線型步進電機驅動器

在EtherCAT總線型運動控制系統中，全部使用伺服電機顯然是不合適的。

2016年雷賽智能公司在國內首先推出了EtherCAT總線型步進電機驅動器DM3E系列產品。其外觀與參數如圖4.1和表4.1所示；其總線參數如表4.2所示。

其接口電路圖如圖4.2所示，其中CN3為IO接口。IO接口的默認信號如圖4.2所示，也可以更改為其他信號，詳見該產品手冊。

圖4.1. 雷賽EtherCAT步進電機驅動器外觀

表4.1. DM3E系列驅動器參數

表4.2. DM3E系列驅動器總線參數

圖4.2. DM3E系列驅動器接口電路 

DM3E系列驅動器接入總線的方法很簡單，和松下交流伺服電機的相似。用雷賽Motion軟件，在總線配置界面內，通過“掃描設備”、設置總線周期時間、下載配置文件，即自動配置完成；然后可進行電機的相關測試。（參見第三章第5節）

步進電機的峰值電流、每轉脈沖數（相當于設置細分數）等參數可以通過EtherCAT總線修改DM3E系列驅動器的對象字典完成。常用參數如表4.3所示。

表4.3. DM3E系列驅動器常用參數

注意：修改參數后，必須向對象字典（1010H-04H）寫一個保存命令0x65766173，參數才能寫入EEPROM，保留在驅動器中。保存數據的時間大約為10秒鐘。

例程2：

圖4.3是一個DM3E系列驅動器及步進電機的測試程序界面程序，代碼見附錄中的例程2。該程序可實現的功能及編程要點如下：

圖4.3. DM3E系列驅動器及步進電機測試程序界面 

1. 初始化運動控制卡、關閉運動控制卡

代碼詳見附錄例程2中的函數Form1_Load(…)、函數Form1_FormClosing(…)。

2. 參數的讀取與設置

讀對象字典參數的指令為：

LTDMC.nmc_get_node_od(卡號,EtherCAT端口號,節點號,對象字典索引,子索引,參數長度,ref參數);

寫對象字典參數的指令為：

LTDMC.nmc_set_node_od(卡號,EtherCAT端口號,節點號,對象字典索引,子索引,參數長度,參數);

代碼詳見附錄例程2中的函數button1_Click(…)、函數button2_Click(…)。

注意：EtherCAT端口號固定為2。

3. 點位運動、Jog運動和回原點運動

運動指令和例程1一樣。代碼詳見附錄例程2中的函數button3_Click(…)、button5_MouseDown(…)、button5_MouseUp(…)、button4_Click(…)。

4. 讀指令脈沖位置

其指令為：LTDMC.dmc_get_position_unit(卡號,軸號, ref指令位置);

代碼詳見附錄例程2中的函數timer1_Tick(…)。

雷賽EtherCAT總線型閉環步進電機驅動器

雷賽公司于2010年在國內首創的閉環步進電機控制技術是在普通的步進電機上加裝旋轉編碼器、并使用交流伺服電機控制算法，使步進電機的性能有了質的飛躍。雷賽閉環步進電機及驅動器的特點如下：

1. 步進電機采用1000線編碼器做位置檢測；也可定制5000線編碼器。

2. 對位置偏差實時補償，根本解決了普通步進電機的丟步問題。

3. 轉速可達2500rpm，有效力矩比普通步進電機提高30%以上。

4. 振動小、噪聲低，電機運行平穩。

5. 電機電流根據負載大小實時調節，所以電機發熱量小。

6. 電機參數自動調整，智能水平高。

雷賽EtherCAT總線型閉環步進電機驅動器CL3-EC系列產品的參數如表5.1所示。

表5.1. 雷賽EtherCAT總線型閉環步進電機驅動器參數

圖5.1. 雷賽CL3-EC系列驅動器外形 

CL3-EC系列驅動器總線參數與雷賽EtherCAT步進電機驅動器一樣，參見表4.2。

CL3-EC系列驅動器的接口電路圖如圖5.2所示。圖中CN4接口為數字IO接口，有7路輸入信號、6路輸出信號；信號可自定義，出廠默認值如圖所示。CN4接口上還有一個專用的抱閘輸出口，驅動電流高達500mA，并集成了續流二極管，可以不用繼電器直接驅動抱閘器。

CL3-EC系列驅動器驅動器接入總線的方法和雷賽總線型步進電機的相似。下面以一個CL3-EC507驅動器為例，介紹其使用方法。

首先，用雷賽Motion軟件，在總線配置界面內，通過“掃描設備”、設置總線周期時間，可自動找到CL3系列閉環步進電機驅動器，但沒有自動完成軸映射，如圖5.3所示。

在圖5.3所示的界面中，點擊“添加”按鈕，手工進行軸映射。過程如圖5.4所示。再點擊圖5.5中的“上移”按鈕，將剛添加的“軸3”上移為“軸1”，如圖5.5所示。

然后下載配置文件，完成配置工作。

至此，圖5.5中的原點信號Home，正負限位信號POT、NOT，到位信號INP、報警信號ALM，通用輸入信號SI-MON1、SI-MON2都可正常使用。

如果要使用圖5.5中的通用輸出口EX-OUT1~EX-OUT4，還需要進行輸出口過程數據的設置，方法如下。

 圖5.2. 雷賽CL3-EC系列閉環步進電機驅動器接口電路圖

圖5.3. 掃描設備后，自動找到CL3系列閉環步進電機驅動器

圖5.4. 手工進行軸映射

圖5.5. 完成軸映射 

在Motion軟件的“總線配置”界面左邊的EtherCAT設備樹中，雙擊“CL3-EC507”，出現圖5.6所示的界面。

選中“ReceivePDO1”，點擊下面的“編輯”按鈕，進入到圖5.7所示界面。點擊“添加”按鈕，進入如圖5.8所示的界面。

圖5.6. 打開從站的“過程數據”界面

圖5.7. PDO編輯界面

圖5.8. 添加Physical Outputs和BitMask 

在圖5.8所示的界面中，選擇“DigitalOutputs”，分別添加Physical Outputs和BitMask這兩個數據；之后，可在輸出數據中看到Physical Outputs和BitMask，如圖5.9所示。最后，還要下載配置文件。

CL3-EC系列驅動器的通用IO信號與EtherCAT總線軸IO的映射關系如表5.2所示。控制通用IO信號的指令和松下交流伺服電機例程中的相同。

圖5.9. 完成輸出口數據設置

表5.2. CL3-EC的通用IO信號與總線軸IO的映射關系 

閉環步進電機的峰值電流、每轉脈沖數（相當于設置細分數）等參數可以通過EtherCAT總線修改CL3-EC系列驅動器的對象字典完成。常用參數如表5.3所示。

注意：編碼器分辨率是編碼器線數的4倍。如果，采用5000線的編碼器，這編碼器分辨率為20000。和松下交流伺服電機不同，編碼器分辨率不可隨便改動。修改編碼器分辨率后，必須重新啟動驅動器才能生效。

例程3：

圖5.10是CL3-EC系列驅動器及閉環步進電機測試程序的界面。其代碼見附錄中的例程3。

表5.3. CL3-EC系列驅動器的常用參數

圖5.10. 閉環步進電機及驅動器的測試程序界面 

EtherCAT總線擴展模塊

為了便于客戶組建EtherCAT總線型運動控制系統，雷賽控制公司還研發了多種功能的EtherCAT總線擴展模塊。如：IO擴展模塊用于IO信號的檢測與控制；定位模塊用于控制脈沖型電機；AD/DA擴展模塊用于模擬信號的采集與控制；編碼器擴展模塊用于編碼器信號檢測。

1、IO擴展模塊

EM32DX-E4模塊可控制16路輸入和16路輸出信號。IO接口采用了光電隔離和濾波電路，抗干擾性能好。EM32DX-E4模塊的外形如圖6.1所示，其接口定義如表6.1所示，其接口電路與雷賽公司的IO控制卡相同，其參數如表6.2所示。

表6.1. IO接口定義

圖6.1. EM32DX-E4模塊外形

表6.2. IO接口參數

（未完待續）