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（接伺服與運(yùn)動(dòng)控制第5期）

（4）輸出信號(hào)的配置與測(cè)試。

在“總線配置”界面上，在左邊的總線節(jié)點(diǎn)樹(shù)上雙擊伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器“MADLN05BE”，看見(jiàn)如圖13所示的界面。在“選擇輸出”欄中選中“Receive PDO mapping1”；然后，點(diǎn)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(hào)狀態(tài)”頁(yè)面

圖3.10. “軸IO狀態(tài)”頁(yè)面

圖3.11. 從站的“過(guò)程數(shù)據(jù)”頁(yè)面

圖3.12. PDO編輯界面 

在“PDO編輯”界面上，點(diǎn)擊“添加”按鈕，進(jìn)入如圖15所示“PDO項(xiàng)編輯”界面。先后添加兩個(gè)數(shù)據(jù)：PhysicalOutputs和Bit Mask，其地址和數(shù)據(jù)類型如圖所示。點(diǎn)擊“確定”，返回“過(guò)程數(shù)據(jù)”界面。這時(shí)，在“選擇輸出”欄中多出2個(gè)數(shù)據(jù)PhysicalOutputs和Bit Mask。

下載配置文件后，在圖12所示界面中可測(cè)試通用輸出信號(hào)，EX-OUT1對(duì)應(yīng)于軸輸出信號(hào)的Out16。

圖3.13. PDO項(xiàng)編輯界面 

（5）電機(jī)測(cè)試。在主頁(yè)面上點(diǎn)擊“功能測(cè)試”按鈕，進(jìn)入到如圖16所示界面。在“單軸測(cè)試”欄中，進(jìn)行電機(jī)測(cè)試。

注意：在點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕之前，必須點(diǎn)擊“單軸使能開(kāi)”按鈕。

圖3.14. “單軸測(cè)試”頁(yè)面 

6、用C#編寫程序控制松下伺服電機(jī)的方法

下面通過(guò)一個(gè)例程，演示C#程序控制松下伺服電機(jī)的方法。

例程1：

伺服電機(jī)的硬件連接及輸入輸出口的定義如圖3.1、3.2所示，電機(jī)的參數(shù)設(shè)置如第三章第三節(jié)所示。

程序界面設(shè)計(jì)如圖3.15所示，程序代碼見(jiàn)附錄中的例程1。

該程序可實(shí)現(xiàn)的功能及編程要點(diǎn)如下：

1. 初始化運(yùn)動(dòng)控制卡

總線型運(yùn)動(dòng)控制卡的初始化過(guò)程與一般脈沖型運(yùn)動(dòng)控制卡的一樣，代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)Form1_Load(…)。

在伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)之前要將使能信號(hào)打開(kāi)。其指令為：nmc_set_axis_enable(卡號(hào),軸號(hào));

注意：不要忘記將LTDMC.cs拷貝置項(xiàng)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(xiàng)目文件夾中的bin文件夾中的Debug文件夾內(nèi)。

2. 關(guān)閉運(yùn)動(dòng)控制卡

關(guān)閉總線型運(yùn)動(dòng)控制卡的過(guò)程與一般脈沖型運(yùn)動(dòng)控制卡的一樣，代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)Form1_FormClosing(…)。

關(guān)閉伺服電機(jī)的使能信號(hào)指令為：nmc_set_axis_disable(卡號(hào),軸號(hào));

3. 點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)

點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)的指令與一般脈沖型運(yùn)動(dòng)控制卡的一樣，代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)button5_Click(…)。

圖3.15. 松下伺服電機(jī)測(cè)試程序界面 

4. 連續(xù)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

伺服電機(jī)定位精度高。應(yīng)該在運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送結(jié)束后，再判斷其到位信號(hào)INP，以確定電機(jī)運(yùn)動(dòng)是否停止。代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)Check_INP(…)。

讀取電機(jī)的輸入口狀態(tài)的指令為：nmc_get_axis_io_in(卡號(hào),軸號(hào));它一次將該電機(jī)所有的輸入信號(hào)讀入一個(gè)無(wú)符號(hào)32位變量中。判斷到位信號(hào)INP，還需要進(jìn)行一次與運(yùn)算，將第24位的到位信號(hào)INP解析出來(lái)，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(hào)INP

5. Jog運(yùn)動(dòng)

Jog運(yùn)動(dòng)即為定速運(yùn)動(dòng)。按鈕“Jog+”按下后，啟動(dòng)vmove指令，電機(jī)定速運(yùn)動(dòng)；按鈕“Jog+”抬起后，啟動(dòng)減速停止指令，使定速運(yùn)動(dòng)停止。代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)button1_MouseDown()、button1_MouseUp(…)。

6. 定速運(yùn)動(dòng)及在線變速

按下“連續(xù)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始”按鈕，電機(jī)以設(shè)定的速度連續(xù)運(yùn)動(dòng)。之后，每按一次“速度+10%”或“速度-10%”，電機(jī)都會(huì)進(jìn)行在線變速。

在線變速的指令為：dmc_change_speed_unit(卡號(hào),軸號(hào),新速度,變速調(diào)整時(shí)間);

7. 回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和一般脈沖型運(yùn)動(dòng)控制卡的不一樣。回零模式是按照IEC61800-7CiA402標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議定義的。常用的4種如下：

19號(hào)回零方式：電機(jī)正方向旋轉(zhuǎn)高速回原點(diǎn)，檢測(cè)到原點(diǎn)信號(hào)后，低速后退，出零點(diǎn)檢測(cè)范圍后停止。

21號(hào)回零方式：電機(jī)負(fù)方向旋轉(zhuǎn)高速回原點(diǎn)，檢測(cè)到原點(diǎn)信號(hào)后，低速后退，出零點(diǎn)檢測(cè)范圍后停止。

20號(hào)回零方式：電機(jī)正方向旋轉(zhuǎn)低速回原點(diǎn)，檢測(cè)到原點(diǎn)信號(hào)即停止。

22號(hào)回零方式：電機(jī)負(fù)方向旋轉(zhuǎn)低速回原點(diǎn)，檢測(cè)到原點(diǎn)信號(hào)即停止。

即在調(diào)用回原點(diǎn)模式設(shè)置函數(shù)nmc_set_home_profile(卡號(hào),軸號(hào),回零模式,回零低速,回零高速,回零加速時(shí)間,回零減速時(shí)間,回零偏移量)時(shí)，其中的“回零模式”要設(shè)為19或21、20、22。

回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)button12_Click(…)。

8. 輸出口Output1的控制

電機(jī)輸出口的控制指令和輸入口的一樣，也是一次將該電機(jī)所有的輸出信號(hào)讀出或?qū)懭搿Ｒ虼耍诳刂戚敵隹?/span>Output1時(shí)，就要對(duì)輸出口數(shù)據(jù)的第16位信號(hào)進(jìn)行處理。置1用或運(yùn)算、清0用與運(yùn)算。代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)checkBox6_CheckedChanged(…)。

9. 查詢輸入口狀態(tài)

輸入口狀態(tài)由定時(shí)器定時(shí)查詢其變化并顯示其狀態(tài)，定時(shí)周期50毫秒。代碼附錄例程1中的詳見(jiàn)函數(shù)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(shí)查詢與顯示，代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)timer2_Tick(…)。

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

11. 總線狀態(tài)顯示與總線復(fù)位

總線狀態(tài)也是由定速器定時(shí)查詢與顯示，代碼詳見(jiàn)函數(shù)timer2_Tick(…)。

當(dāng)總線狀態(tài)異常時(shí)，可以使用指令dmc_cool_reset(0)對(duì)總線復(fù)位，同時(shí)關(guān)閉運(yùn)動(dòng)控制卡；復(fù)位過(guò)程需要10秒鐘時(shí)間；總線復(fù)位完成后，需要對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡初始化，直接調(diào)用函數(shù)Form1_Load(sender, e)即可。代碼詳見(jiàn)附錄例程1中的函數(shù)button8_Click(…)。

雷賽EtherCAT總線型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

在EtherCAT總線型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，全部使用伺服電機(jī)顯然是不合適的。

2016年雷賽智能公司在國(guó)內(nèi)首先推出了EtherCAT總線型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器DM3E系列產(chǎn)品。其外觀與參數(shù)如圖4.1和表4.1所示；其總線參數(shù)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(rèn)信號(hào)如圖4.2所示，也可以更改為其他信號(hào)，詳見(jiàn)該產(chǎn)品手冊(cè)。

圖4.1. 雷賽EtherCAT步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器外觀

表4.1. DM3E系列驅(qū)動(dòng)器參數(shù)

表4.2. DM3E系列驅(qū)動(dòng)器總線參數(shù)

圖4.2. DM3E系列驅(qū)動(dòng)器接口電路 

DM3E系列驅(qū)動(dòng)器接入總線的方法很簡(jiǎn)單，和松下交流伺服電機(jī)的相似。用雷賽Motion軟件，在總線配置界面內(nèi)，通過(guò)“掃描設(shè)備”、設(shè)置總線周期時(shí)間、下載配置文件，即自動(dòng)配置完成；然后可進(jìn)行電機(jī)的相關(guān)測(cè)試。（參見(jiàn)第三章第5節(jié)）

步進(jìn)電機(jī)的峰值電流、每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（相當(dāng)于設(shè)置細(xì)分?jǐn)?shù)）等參數(shù)可以通過(guò)EtherCAT總線修改DM3E系列驅(qū)動(dòng)器的對(duì)象字典完成。常用參數(shù)如表4.3所示。

表4.3. DM3E系列驅(qū)動(dòng)器常用參數(shù)

注意：修改參數(shù)后，必須向?qū)ο笞值洌?/span>1010H-04H）寫一個(gè)保存命令0x65766173，參數(shù)才能寫入EEPROM，保留在驅(qū)動(dòng)器中。保存數(shù)據(jù)的時(shí)間大約為10秒鐘。

例程2：

圖4.3是一個(gè)DM3E系列驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)的測(cè)試程序界面程序，代碼見(jiàn)附錄中的例程2。該程序可實(shí)現(xiàn)的功能及編程要點(diǎn)如下：

圖4.3. DM3E系列驅(qū)動(dòng)器及步進(jìn)電機(jī)測(cè)試程序界面 

1. 初始化運(yùn)動(dòng)控制卡、關(guān)閉運(yùn)動(dòng)控制卡

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

2. 參數(shù)的讀取與設(shè)置

讀對(duì)象字典參數(shù)的指令為：

LTDMC.nmc_get_node_od(卡號(hào),EtherCAT端口號(hào),節(jié)點(diǎn)號(hào),對(duì)象字典索引,子索引,參數(shù)長(zhǎng)度,ref參數(shù));

寫對(duì)象字典參數(shù)的指令為：

LTDMC.nmc_set_node_od(卡號(hào),EtherCAT端口號(hào),節(jié)點(diǎn)號(hào),對(duì)象字典索引,子索引,參數(shù)長(zhǎng)度,參數(shù));

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

注意：EtherCAT端口號(hào)固定為2。

3. 點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、Jog運(yùn)動(dòng)和回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

運(yùn)動(dòng)指令和例程1一樣。代碼詳見(jiàn)附錄例程2中的函數(shù)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(hào),軸號(hào), ref指令位置);

代碼詳見(jiàn)附錄例程2中的函數(shù)timer1_Tick(…)。

雷賽EtherCAT總線型閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

雷賽公司于2010年在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)是在普通的步進(jìn)電機(jī)上加裝旋轉(zhuǎn)編碼器、并使用交流伺服電機(jī)控制算法，使步進(jìn)電機(jī)的性能有了質(zhì)的飛躍。雷賽閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)如下：

1. 步進(jìn)電機(jī)采用1000線編碼器做位置檢測(cè)；也可定制5000線編碼器。

2. 對(duì)位置偏差實(shí)時(shí)補(bǔ)償，根本解決了普通步進(jìn)電機(jī)的丟步問(wèn)題。

3. 轉(zhuǎn)速可達(dá)2500rpm，有效力矩比普通步進(jìn)電機(jī)提高30%以上。

4. 振動(dòng)小、噪聲低，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。

5. 電機(jī)電流根據(jù)負(fù)載大小實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，所以電機(jī)發(fā)熱量小。

6. 電機(jī)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整，智能水平高。

雷賽EtherCAT總線型閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器CL3-EC系列產(chǎn)品的參數(shù)如表5.1所示。

表5.1. 雷賽EtherCAT總線型閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)

圖5.1. 雷賽CL3-EC系列驅(qū)動(dòng)器外形 

CL3-EC系列驅(qū)動(dòng)器總線參數(shù)與雷賽EtherCAT步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一樣，參見(jiàn)表4.2。

CL3-EC系列驅(qū)動(dòng)器的接口電路圖如圖5.2所示。圖中CN4接口為數(shù)字IO接口，有7路輸入信號(hào)、6路輸出信號(hào)；信號(hào)可自定義，出廠默認(rèn)值如圖所示。CN4接口上還有一個(gè)專用的抱閘輸出口，驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)500mA，并集成了續(xù)流二極管，可以不用繼電器直接驅(qū)動(dòng)抱閘器。

CL3-EC系列驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器接入總線的方法和雷賽總線型步進(jìn)電機(jī)的相似。下面以一個(gè)CL3-EC507驅(qū)動(dòng)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(nèi)，通過(guò)“掃描設(shè)備”、設(shè)置總線周期時(shí)間，可自動(dòng)找到CL3系列閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，但沒(méi)有自動(dòng)完成軸映射，如圖5.3所示。

在圖5.3所示的界面中，點(diǎn)擊“添加”按鈕，手工進(jìn)行軸映射。過(guò)程如圖5.4所示。再點(diǎn)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(diǎn)信號(hào)Home，正負(fù)限位信號(hào)POT、NOT，到位信號(hào)INP、報(bào)警信號(hào)ALM，通用輸入信號(hào)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(jìn)行輸出口過(guò)程數(shù)據(jù)的設(shè)置，方法如下。

 圖5.2. 雷賽CL3-EC系列閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口電路圖

圖5.3. 掃描設(shè)備后，自動(dòng)找到CL3系列閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

圖5.4. 手工進(jìn)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(shè)備樹(shù)中，雙擊“CL3-EC507”，出現(xiàn)圖5.6所示的界面。

選中“ReceivePDO1”，點(diǎn)擊下面的“編輯”按鈕，進(jìn)入到圖5.7所示界面。點(diǎn)擊“添加”按鈕，進(jìn)入如圖5.8所示的界面。

圖5.6. 打開(kāi)從站的“過(guò)程數(shù)據(jù)”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(gè)數(shù)據(jù)；之后，可在輸出數(shù)據(jù)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(qū)動(dòng)器的通用IO信號(hào)與EtherCAT總線軸IO的映射關(guān)系如表5.2所示。控制通用IO信號(hào)的指令和松下交流伺服電機(jī)例程中的相同。

圖5.9. 完成輸出口數(shù)據(jù)設(shè)置

表5.2. CL3-EC的通用IO信號(hào)與總線軸IO的映射關(guān)系 

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)的峰值電流、每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（相當(dāng)于設(shè)置細(xì)分?jǐn)?shù)）等參數(shù)可以通過(guò)EtherCAT總線修改CL3-EC系列驅(qū)動(dòng)器的對(duì)象字典完成。常用參數(shù)如表5.3所示。

注意：編碼器分辨率是編碼器線數(shù)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(jī)不同，編碼器分辨率不可隨便改動(dòng)。修改編碼器分辨率后，必須重新啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器才能生效。

例程3：

圖5.10是CL3-EC系列驅(qū)動(dòng)器及閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)測(cè)試程序的界面。其代碼見(jiàn)附錄中的例程3。

表5.3. CL3-EC系列驅(qū)動(dòng)器的常用參數(shù)

圖5.10. 閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的測(cè)試程序界面 

EtherCAT總線擴(kuò)展模塊

為了便于客戶組建EtherCAT總線型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，雷賽控制公司還研發(fā)了多種功能的EtherCAT總線擴(kuò)展模塊。如：IO擴(kuò)展模塊用于IO信號(hào)的檢測(cè)與控制；定位模塊用于控制脈沖型電機(jī)；AD/DA擴(kuò)展模塊用于模擬信號(hào)的采集與控制；編碼器擴(kuò)展模塊用于編碼器信號(hào)檢測(cè)。

1、IO擴(kuò)展模塊

EM32DX-E4模塊可控制16路輸入和16路輸出信號(hào)。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(shù)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(shù)

（未完待續(xù)）