運(yùn)動(dòng)控制卡/運(yùn)動(dòng)控制器的ZCAN總線ZMIO310擴(kuò)展模塊使用

本節(jié)課程主要分為八個(gè)部分給大家講解ZCAN擴(kuò)展模塊的使用，分別是：

一、ZMIO310系列擴(kuò)展模塊介紹

二、ZMIO310-CAN通訊模塊的接線

三、ZMIO310-CAN通訊模塊介紹及撥碼開關(guān)設(shè)置

四、ZMIO310子模塊接線參考

五、ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊功能驗(yàn)證

六、ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊模擬量量程修改

七、ZMIO擴(kuò)展模塊常見問題分析

八、ZMIO擴(kuò)展模塊相關(guān)指令說明

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 ZMIO310系列擴(kuò)展模塊

ZMIO310系列擴(kuò)展模塊是立式總線擴(kuò)展模塊，可支持EtherCAT和CAN兩種總線方式擴(kuò)展數(shù)字量IO、模擬量AD和DA。

當(dāng)控制器本體的IO、AD和DA等資源不夠時(shí)，可以通過耦合器模塊（ECAT、CAN通訊模塊）搭配其他擴(kuò)展子模塊進(jìn)行擴(kuò)展；

子模塊包含數(shù)字量輸入口DI、數(shù)字量輸出口DO、模擬量輸入口AD、模擬量輸出口DA模塊。ZMIO310-CAN通訊模塊最多可擴(kuò)展16個(gè)子模塊（支持混合擴(kuò)展），其中可擴(kuò)展的DI、DO、AD和DA子模塊最大數(shù)量分別為6個(gè)、6個(gè)、3個(gè)、3個(gè)；實(shí)際數(shù)量還要根據(jù)各模塊功耗進(jìn)行限定。

例如：擴(kuò)展6個(gè)DO、6個(gè)DI和3個(gè)AD后就只能再擴(kuò)展1個(gè)DA。

耦合器和子模塊分類如下：

今天主要介紹ZMIO310-CAN搭配子模塊的使用，與控制器連接的系統(tǒng)框圖如下：

02 ZMIO310-CAN通訊模塊的接線

1、CAN總線上連接了多個(gè)ZMIO310-CAN通訊模塊時(shí)，將全部CAN模塊的CANL和CANH端分別接到一起（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。即控制器端需要在CANL和CANH之間并聯(lián)接入一個(gè)120歐電阻，還有最后一個(gè)ZMIO310-CAN通訊模塊的撥碼開關(guān)第八位撥為ON（表示在最后ZMIO310-CAN通訊模塊的CANL與CANH端口之間并聯(lián)接入一個(gè)120歐姆的電阻）。

3、通訊線推薦使用雙絞屏蔽線，屏蔽層需可靠接地。

4、要保證控制器的主電源的公共端和ZMIO310-CAN通訊模塊的電源的公共端接到一起（俗稱“共零”），以防止CAN芯片燒壞；

5、此擴(kuò)展模塊采用雙電源供電，即耦合器模塊（ZMIO310-CAN通訊模塊）采用一個(gè)電源，擴(kuò)展子模塊采用另一個(gè)電源（在電源功率足夠的情況下，子模塊可使用同一個(gè)電源供電，但不可與耦合器模塊使用同一個(gè)電源）。

6、布線還要注意強(qiáng)電和弱電布線要拉開距離，建議20cm以上。

03 ZMIO310-CAN通訊模塊介紹及撥碼開關(guān)設(shè)置

8個(gè)撥碼開關(guān)的含義如下

1、撥碼1-4：4位撥碼開關(guān)用于ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊IO口等起始地址的映射，4位二進(jìn)制位組合值對應(yīng)值范圍0-15；組合值=(撥碼4)×8+(撥碼3)×4+(撥碼2)×2+（撥碼1)。

控制器根據(jù)ZMIO310-CAN通訊模塊的撥碼地址來設(shè)定對應(yīng)擴(kuò)展模塊的IO起始地址及AD與DA的起始地址。模擬量AD起始IO映射編號(hào)從8開始，按8的倍數(shù)遞增。模擬量DA起始IO映射編號(hào)從4開始，按4的倍數(shù)遞增。

不同撥碼ID對應(yīng)模擬量AD/DA編號(hào)分配情況如下表。

2、撥碼5-6：CAN通訊速度，組合值對應(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)需要通過控制器端通過CANIO_ADDRESS指令來修改控制器端（主端）的CAN通訊速度與ZMIO310-CAN通訊模塊一致才可以正常通訊。

速度組合值=(撥碼6)×2+(撥碼5)×1，組合值范圍 0-3。

對應(yīng)的通訊速度如下表所示。

3、撥碼7：特殊功能預(yù)留。

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)ZMIO310-CAN通訊模塊時(shí)只需要把最后一個(gè)ZMIO310-CAN通訊模塊的第8位撥為ON即可。

#注意：

撥碼開關(guān)要注意設(shè)置，可能出廠的時(shí)候撥碼開關(guān)全部處于ON的狀態(tài)。

撥碼開關(guān)必須在上電之前撥好，上電后重新?lián)艽a無效，需再次上電才生效，還有ZMIO310-CAN通訊模塊連接擴(kuò)展子模塊，也不支持熱插拔。

撥碼開關(guān)的設(shè)置

1、CAN地址撥碼，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的分布情況，針對擴(kuò)展數(shù)字量IO的ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊。我們需要要求ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊的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組合值對照表得ZMIO310-CAN通訊模塊的地址撥碼的組合值要大于等于1。

2、CAN通訊速度：一般使用默認(rèn)速度即可，都撥到OFF。

3、特殊功能預(yù)留，一般撥到OFF。

4、最后一個(gè)ZMIO310-CAN通訊模塊第8位要撥到ON。

04 ZMIO310子模塊接線參考

ZMIO310-16DI數(shù)字量輸入子模塊接線參考

1、輸入端口NPN型接線參考：

2、輸入端口PNP型接線參考：

ZMIO310-16DO/DOP數(shù)字量輸出子模塊接線參考

1、輸出端口NPN型接線參考：

2、輸出端口PNP型接線參考：

ZMIO310-4AD模擬量輸入子模塊接線參考

1、電壓輸入端口接線示意圖：

2、電流輸入端口接線示意圖：

ZMIO310-4DA模擬量輸出子模塊接線參考

1、電壓輸出端口接線示意圖：

2、電流輸出端口接線示意圖：

05 ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊功能驗(yàn)證

1、斷電重啟后，觀察ZMIO310-CAN通訊模塊的ERR燈是否熄滅，擴(kuò)展模塊如果和主端控制器正常通訊上的話，ZMIO310-CAN通訊模塊的燈應(yīng)該是POW[亮]、RUN[亮]、ERR[滅]。

2、通過RTSys軟件點(diǎn)擊【控制器】→【控制器狀態(tài)】→【Zcan節(jié)點(diǎn)】可查看到ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊的IO起始編號(hào)等信息。

3、ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊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)控對應(yīng)IO口的IO信息。

4、ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊模擬量的監(jiān)控。RTSys軟件點(diǎn)擊【工具】→【AD/DA】，即可監(jiān)控對應(yīng)的模擬量輸入輸出口的相關(guān)信息。

ZMIO310的模擬量輸入輸出子模塊是16位的，所以擴(kuò)展模塊的最大刻度值要手動(dòng)選擇65535，模擬量輸入口懸空是會(huì)顯示一定的數(shù)值，這是芯片固有特性，通常無需特別關(guān)注。若對此較為敏感，可考慮接入模擬量的地以觀察效果。

06 ZMIO310-CAN擴(kuò)展模塊模擬量量程修改

ZMIO310-CAN通訊模塊可以讀寫模擬量的量程，具體指令如下：

寫：CANIO_INFO(canid,17, moduleid)=量程類型編號(hào)讀：?CANIO_INFO(canid,17, moduleid)

參數(shù)說明：

canid：擴(kuò)展模塊的撥碼ID（既撥碼1-4的組合值）。

moduleid：從耦合器后面接的第一個(gè)擴(kuò)展子模塊算起，子模塊地址按接入耦合器的順序，從0依次編號(hào)。

ZMIO310的模擬量輸入輸出有以下模式可以選擇，量程類型如下：

通過RTSys軟件在線命令下發(fā)即可設(shè)置，同時(shí)通過RTSys軟件的在線命令也可以查詢當(dāng)前子模塊的模擬量量程信息。

07 ZMIO擴(kuò)展模塊常見問題分析

1、CAN擴(kuò)展模塊的POW[亮]、RUN[亮]、ERR[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。

A.參考第二節(jié)的接線內(nèi)容，排查接線是否正常，通過萬用表排查導(dǎo)線是否良好會(huì)不會(huì)有接觸不良的情況，導(dǎo)線是否使用雙絞屏蔽線，屏蔽層可靠接地，擴(kuò)展板是否使用雙電源供電。

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

C.撥碼開關(guān)是否設(shè)置正確，沒有和本體及其他擴(kuò)展模塊有IO地址的沖突。

D.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，其他無關(guān)的設(shè)備先斷電，然后斷電重啟看看是否可以通訊上。

E.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。

F.考慮硬件是否燒壞，替換控制器及擴(kuò)展模塊測試查看。

2、擴(kuò)展模塊有一些IO響應(yīng)正常，有一些IO響應(yīng)異常。

通過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。存在IO沖突的話可通過前四位撥碼開關(guān)重新設(shè)置撥碼值，重新上電重啟。

3、擴(kuò)展模塊的模擬量輸出值讀取不到。

A.檢查DA模塊的電源正極(E+24V)和電源負(fù)極(EGND)有連接，給子模塊供電。接線參考四章節(jié)的ZMIO310-4DA模擬量輸出子模塊接線圖。

B.可以通過RTSys軟件在線命令欄發(fā)送"?CANIO_INFO"讀取當(dāng)前模擬量子模塊的模式或量程是否滿足測試需求，如不滿足可通過CANIO_INFO指令修改模擬量子模塊的模式或量程。

08 ZMIO擴(kuò)展模塊相關(guān)指令說明

1、CANIO_ADDRESS -- CAN通訊設(shè)置

2、CANIO_INFO-- CAN擴(kuò)展板信息

3、CANIO_ENABLE -- CAN使能

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制卡/運(yùn)動(dòng)控制器的ZCAN總線ZMIO310擴(kuò)展模塊的使用，就分享到這里。

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審核編輯 黃宇