運(yùn)動(dòng)控制器/運(yùn)動(dòng)控制卡配套ZCAN總線ZIO模塊的使用

ZMC408CE硬件介紹

ZMC408CE是正運(yùn)動(dòng)推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤(pán)等通訊接口，ZMC系列運(yùn)動(dòng)控制器可應(yīng)用于各種需要脫機(jī)或聯(lián)機(jī)運(yùn)行的場(chǎng)合。

ZMC408CE支持8軸運(yùn)動(dòng)控制，最多可擴(kuò)展至32軸，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。

ZMC408CE支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機(jī)API編程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE支持8軸運(yùn)動(dòng)控制，可采用脈沖軸（帶編碼器反饋）或EtherCAT總線軸，通用IO包含24路輸入口和16路輸出口，部分IO為高速IO，模擬量AD/DA各兩路，EtherCAT最快125us的刷新周期。

ZMC408CE支持8個(gè)通道的硬件比較輸出、硬件定時(shí)器、運(yùn)動(dòng)中精準(zhǔn)輸出，還支持8通道PWM輸出，對(duì)應(yīng)的輸出口為OUT0-7，支持8個(gè)通道同時(shí)觸發(fā)硬件比較輸出。

01 ZCAN擴(kuò)展模塊

ZCAN總線擴(kuò)展模塊包含兩個(gè)系列：ZCAN擴(kuò)展模塊和ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊，今天我們主要來(lái)介紹一下ZCAN擴(kuò)展模塊。

ZCAN擴(kuò)展模塊種類豐富，具體有如下型號(hào)。

02 ZCAN擴(kuò)展模塊的接線

1、CAN總線上連接了多個(gè)CAN通訊模塊時(shí)，將全部CAN的CANL和CANH端口分別接到一起（CANL接CANL、CANH接CANH）。

2、在CAN總線最兩端接口各并接一個(gè)120歐的終端電阻，匹配電路阻抗，保證通訊穩(wěn)定性。（控制器/控制卡這一端需要在CANL和CANH之間接入一個(gè)120歐電阻，還有最后一個(gè)CAN擴(kuò)展模塊的撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)并入一個(gè)120歐姆的電阻）。

3、要保證控制器的主電源的公共端和CAN擴(kuò)展模塊的主電源的公共端接到一起端（俗稱“共零”），以防止CAN芯片燒壞。

4、干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合（正常接線重啟后ZCAN擴(kuò)展板的ALM燈一直亮著），要將通訊線替換成雙絞屏蔽線，屏蔽層可靠接地。

5、ZIO系列擴(kuò)展模塊均采用雙電源供電，擴(kuò)展板的主電源和IO單電源使用兩個(gè)電源分別供電，這樣可以防止IO的干擾傳給ZCAN擴(kuò)展模塊的主電源影響通訊。

ZAIO模擬量擴(kuò)展模塊采用單電源供電，只需要主電源，IO不需要單獨(dú)供電。

6、布線還要注意強(qiáng)電和弱電布線要拉開(kāi)距離，建議20cm以上。

單電源控制器和擴(kuò)展模塊接線參考

雙電源控制器和擴(kuò)展模塊接線參考

03 ZCAN擴(kuò)展模塊的撥碼設(shè)置

說(shuō)到ZCAN擴(kuò)展模塊的撥碼設(shè)置，我們先來(lái)了解一下?lián)艽a開(kāi)關(guān)，每塊ZCAN擴(kuò)展板都有一個(gè)紅色的撥碼開(kāi)關(guān)，撥碼開(kāi)關(guān)具體含義如下。

1、撥碼1-4

4位CAN ID（CAN撥碼地址）用于ZCAN擴(kuò)展模塊IO地址映射，4位二進(jìn)制位組合值對(duì)應(yīng)值范圍0-15，控制器根據(jù)CAN撥碼地址來(lái)設(shè)定對(duì)應(yīng)擴(kuò)展模塊的IO起始地址及AD與DA的起始地址。

不同二進(jìn)制位組合值對(duì)應(yīng)數(shù)字量IO起始編號(hào)分配情況如下表。

注：整個(gè)控制系統(tǒng)的IO編號(hào)不得重復(fù)，映射資源時(shí)需避開(kāi)已有編號(hào)。

不同二進(jìn)制位組合值對(duì)應(yīng)AD與DA的起始地址分配情況如下表。1-4位撥碼狀態(tài)與對(duì)應(yīng)地址ID可參考上表。

2、撥碼5-6

CAN通訊速度，組合值對(duì)應(yīng)值范圍0-3，可選四種不同的速度，一般CAN通訊速度默認(rèn)即可，干擾嚴(yán)重可以降低CAN的通訊速度，同時(shí)需要通過(guò)控制器端通過(guò)CANIO_ADDRESS指令來(lái)修改控制器端（主端）的CAN通訊速度與ZCAN擴(kuò)展模塊一致才可以正常通訊。

3、撥碼7

特殊功能預(yù)留（ZIO3232MT第7位是撥碼前6位的使能，ON時(shí)前6位撥碼設(shè)置生效，OFF時(shí)設(shè)置不生效）；

4、撥碼8

120歐電阻，撥ON表示CANL和CANH間并聯(lián)接入一個(gè)120歐電阻，連接了多個(gè)CAN通訊模塊時(shí)只需要把最后一個(gè)CAN通訊模塊的第8位撥為ON即可。（1）CAN撥碼地址的設(shè)置，要求整個(gè)控制系統(tǒng)的IO 編號(hào)不得重復(fù)，控制器端本地IO地址的范圍可以通過(guò)RTSys軟件點(diǎn)擊【控制器】-【控制器狀態(tài)】-【Zcan節(jié)點(diǎn)】查看相關(guān)信息。

上圖是ZMC432控制器的本地?cái)?shù)字量IO與模擬量IO的分部情況，針對(duì)擴(kuò)展數(shù)字量IO的ZCAN擴(kuò)展模塊，我們需要要求ZCAN擴(kuò)展板的IO起始地址要大于輸入口編號(hào)的最大值29，同時(shí)大于輸出口編號(hào)的最大值17，查數(shù)字量IO組合值對(duì)照表得CAN地址撥碼的組合值要大于等于1。（2）CAN通訊速度。一般默認(rèn)即可，都撥到OFF，此時(shí)默認(rèn)的波特率為500kbps。

（3）特殊功能預(yù)留，一般撥到OFF (ZIO3232MT第7位要撥到ON)。

（4）最后一個(gè)CAN擴(kuò)展模塊第8位要撥到ON，把末端的120歐匹配電阻加入CAN網(wǎng)絡(luò)。

完成CAN擴(kuò)展模塊的接線和撥碼開(kāi)關(guān)的設(shè)置后需要把控制器和擴(kuò)展模塊斷電重啟后生效。

04 ZCAN擴(kuò)展模塊功能驗(yàn)證

1、斷電重啟后，觀察ZCAN擴(kuò)展模塊的ALM是否熄滅，擴(kuò)展模塊如果和主端控制器正常通訊上的話，ZCAN擴(kuò)展模塊的燈應(yīng)該是Power[亮]、Run[亮]、Alarm/ALM[滅]（下圖ALM燈亮表示異常）。

IO的電源是否正常。（下圖IOPOW燈亮表示IO供電正常）。

2、通過(guò)RTSys軟件點(diǎn)擊【控制器】-【控制器狀態(tài)】-【Zcan節(jié)點(diǎn)】可查看到各個(gè)ZCAN擴(kuò)展模塊的IO起始編號(hào)等信息。

3、ZCAN擴(kuò)展板IO口監(jiān)控。RTSys軟件點(diǎn)擊【工具】-【輸入口/輸出口】-【IO選擇】，即可監(jiān)控對(duì)應(yīng)IO口的IO信息。

4、ZCAN擴(kuò)展板模擬量監(jiān)控。RTSys軟件點(diǎn)擊【工具】-【AD/DA】；即可監(jiān)控對(duì)應(yīng)的模擬量輸入輸出口的相關(guān)信息，ZAIO0802擴(kuò)展模塊的模擬量輸入與輸出都是12位的，所以最大刻度值檔位要手動(dòng)選擇4095。

5、ZCAN擴(kuò)展軸的測(cè)試。CAN總線擴(kuò)展方式擴(kuò)展脈沖軸時(shí)，可選ZIO16082，擴(kuò)展兩個(gè)脈沖軸。擴(kuò)展軸需要進(jìn)行軸映射的操作，采用AXIS_ADDRESS指令映射，映射規(guī)則如下。

AXIS_ADDRESS(軸號(hào))=(32*0)+ID '擴(kuò)展板的本地軸接口0 AXIS_ADDRESS(軸號(hào))=(32*1)+ID '擴(kuò)展板的本地軸接口1

ID為擴(kuò)展板1-4位地址撥碼的組合值。映射完成后設(shè)置ATYPE等軸參數(shù)后就可以使用擴(kuò)展軸。

ATYPE(6)=0 '設(shè)為虛擬軸 '軸6映射到ZCAN擴(kuò)展模塊ID為2的擴(kuò)展板的軸接口1上 AXIS_ADDRESS (6)=2+(32*1) ATYPE(6)=8 'ZCAN擴(kuò)展軸類型的脈沖軸 '一般脈沖當(dāng)量設(shè)置為電機(jī)運(yùn)動(dòng)1mm或1度需要的脈沖數(shù) UNITS(6)=100 '脈沖當(dāng)量100 SPEED(6)=100 '速度100units/s ACCEL(6)=1000 '加速度1000units/s^2 DECEL(6)=1000 '減速度1000units/s^2

參考上述例程對(duì)ZCAN擴(kuò)展軸軸號(hào)進(jìn)行映射后，便可點(diǎn)擊【工具】-【手動(dòng)運(yùn)動(dòng)】現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的軸號(hào)，進(jìn)行左右點(diǎn)動(dòng)的測(cè)試。如果電機(jī)運(yùn)動(dòng)比較慢看不出來(lái)，可以以10的倍數(shù)慢慢提升脈沖當(dāng)量的值，測(cè)試看效果。

05 ZCAN擴(kuò)展模塊常見(jiàn)問(wèn)題分析

常見(jiàn)問(wèn)題1：CAN擴(kuò)展模塊的Power[亮]、Run[亮]、Alarm[亮]和控制器通訊不上，RTSys軟件在【控制器】-【控制器狀態(tài)】-【Zcan節(jié)點(diǎn)】界面也看不到擴(kuò)展模塊的信息。

解決建議如下：

A、參考第二節(jié)的接線內(nèi)容，排查接線的電源是否正常（ZIO模塊的主電源是否24V，IO端子的電源是否24V），通過(guò)萬(wàn)用表排查導(dǎo)線是否接線良好，是否有接觸不良的情況，CAN通訊線纜是否使用雙絞屏蔽線，屏蔽層可靠接地，擴(kuò)展板是否已使用雙電源供電。

B、控制器端是否接120歐電阻，最后面一個(gè)擴(kuò)展模塊撥碼開(kāi)關(guān)8是否撥到ON。

兩端的CAN的地要在同一個(gè)地：要保證控制器的主電源的公共端和ZCAN擴(kuò)展模塊ZIO模塊的主電源的GND接到一起端（俗稱“共零”），同一“地”電勢(shì)以防止CAN芯片燒壞。

C、有些擴(kuò)展模塊（例如ZIO3232MT）需要把撥碼開(kāi)關(guān)7撥上去才使能，可以把撥碼開(kāi)關(guān)7撥到ON，然后斷電重啟查看。

D、撥碼開(kāi)關(guān)是否設(shè)置正確，沒(méi)有和本體及其他擴(kuò)展模塊有IO地址的沖突?？梢酝ㄟ^(guò)RTSys軟件點(diǎn)擊【控制器】-【控制器狀態(tài)】-【Zcan節(jié)點(diǎn)】可查看到各個(gè)ZCAN擴(kuò)展模塊的IO起始編號(hào)等信息。

E、是否存在干擾源，把控制器和擴(kuò)展模塊的所有IO端子及軸接口等其他接線端子排都拔下來(lái)，其他無(wú)關(guān)的設(shè)備先斷電，然后斷電重啟看看是否可以通訊上。

F、控制器的CAN是否是主端模式(CANIO_ADDRESS的bit5有被置1，例如：CANIO_ADDRESS=32 )，CAN通訊的波特率和擴(kuò)展模塊是否一致?？梢酝ㄟ^(guò)RTSys軟件點(diǎn)擊【控制器】-【控制器狀態(tài)】-【通訊配置】可查看到各個(gè)CAN主站設(shè)置等詳細(xì)信息。

G、查看硬件是否被燒壞，可替換控制器及擴(kuò)展模塊測(cè)試查看。

常見(jiàn)問(wèn)題2：擴(kuò)展模塊有一些IO響應(yīng)正常，有一些IO響應(yīng)異常。

解決建議：通過(guò)RTSys軟件點(diǎn)擊【控制器】-【控制器狀態(tài)】-【Zcan節(jié)點(diǎn)】可查看到各個(gè)ZCAN擴(kuò)展模塊的IO編號(hào)范圍是否有沖突。

06 ZCAN擴(kuò)展模塊相關(guān)指令說(shuō)明

1、CANIO_ADDRESS -- CAN通訊設(shè)置

2、CANIO_ENABLE -- CAN使能

3、CANIO_STATUS -- CAN擴(kuò)展板通訊狀態(tài)查詢

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制器/運(yùn)動(dòng)控制卡配套ZCAN總線ZIO模塊的使用，就分享到這里。

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審核編輯 黃宇