XPLC系列運動控制器與觸摸屏通訊方法

XPLC006E功能介紹
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XPLC006E是正運動運動控制器推出的一款多軸經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器，XPLC系列運動控制器可應(yīng)用于各種需要脫機或聯(lián)機運行的場合。

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XPLC006E自帶6個電機軸，最多12軸運動控制（含虛擬軸數(shù)），支持12軸直線插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等功能。

XPLC006E支持多任務(wù)同時運行，同時可以在PC上直接仿真運行，編程方式多種可選，支持ZDevelop軟件的Basic/PLC梯形圖/HMI組態(tài)和常用上位機軟件編程。

XPLC006E只支持EtherCAT總線軸，不支持脈沖軸和編碼器軸。采用EtherCAT總線與驅(qū)動器通訊，1ms的刷新周期。

XPLC006E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

→此款產(chǎn)品有XPLC004E、XPLC006E、XPLC008E三個不同軸數(shù)的型號可選。

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XPLC864E功能介紹

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XPLC864E在XPLC006E的功能基礎(chǔ)上做了升級（即上節(jié)介紹的XPLC006E的功能都支持），部分資源空間優(yōu)于XPLC006E，使用方法基本一致，不同之處在于XPLC864E，硬件支持32點輸入、32點輸出、2個ADC、2個DAC，支持脈沖軸和總線軸混合使用，總實軸軸數(shù)為8，除了帶EtherCAT接口之外，輸出口硬件上可配置為8個軸的脈沖方向信號輸出，另帶兩路編碼器輸入，可由輸入口配置

XPLC864E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

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XPLC系列經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器支持多種編程方式，支持使用正運動技術(shù)自主研發(fā)的ZDevelop開發(fā)環(huán)境的Basic語言和PLC梯形圖，上一節(jié)講解了PLC梯形圖的開發(fā)，本節(jié)內(nèi)容主要講解ModbusRTU或ModbusTcp與觸摸屏通訊。
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? 一?控制器與觸摸屏的通訊簡介


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XPLC006E控制器的串口和網(wǎng)口采用MODBUS協(xié)議，只要支持MODBUS通訊協(xié)議的觸摸屏都可以與XPLC006E控制器連接使用。
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控制器使用MODBUS協(xié)議與第三方觸摸屏通訊時，此時需要將數(shù)據(jù)放在MODBUS寄存器內(nèi)進行傳遞，支持通過串口或網(wǎng)口連接到控制器，有位寄存器和字寄存器兩類可用。?

控制器的MODBUS地址與其他廠家的觸摸屏地址映射關(guān)系有所不同，編寫程序之前要理清控制器和觸摸屏的MODBUS寄存器地址對應(yīng)關(guān)系，控制器與部分觸摸屏MODBUS寄存器地址關(guān)系如下。

1．控制器的MODBUS地址從0開始，在與威綸觸摸屏通訊時，地址都是從0開始，所以是一一對應(yīng)。

控制器MODBUS_BIT(0)對應(yīng)威綸觸摸屏MODBUS_0X_0，布爾型。

控制器MODBUS_REG(0)對應(yīng)威綸觸摸屏MODBUS_4X_0，字寄存器。

2．在與昆侖通態(tài)觸摸屏通訊時，昆侖通態(tài)地址從1開始，沒有0地址，控制器地址從0開始，所以觸摸屏地址加1。

控制器MODBUS_BIT(0)對應(yīng)昆侖通態(tài)觸摸屏MODBUS_0X_1，布爾型。

控制器MODBUS_REG(0)對應(yīng)昆侖通態(tài)觸摸屏MODBUS_4X_1，字寄存器 。

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二觸摸屏與控制器的連接方式


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根據(jù)觸摸屏和控制器上帶的通訊接口選擇通訊連接方式，可選串口連接或網(wǎng)口連接。觸摸屏和控制器建立通訊連接的時候，此時觸摸屏為主站，控制器為從站，主要在觸摸屏端操作連接，連接時對應(yīng)的串口或網(wǎng)口參數(shù)要匹配，控制器端只需提供通訊的參數(shù)，以下為網(wǎng)口和串口的通訊參數(shù)說明。

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1.?網(wǎng)口連接

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控制器出廠默認IP地址為“192.168.0.11”，網(wǎng)口默認為MODBUS從端，IP地址可在軟件“控制器狀態(tài)”窗口查看。使用IP_ADDRESS指令修改IP地址或在修改IP地址窗口修改，修改一次永久生效?？刂破髦辽侔?個網(wǎng)口通道，網(wǎng)口的端口號為502，支持觸摸屏的MODBUS-TCP協(xié)議連接。

網(wǎng)口通道數(shù)查看：不同型號控制器支持的串口通道數(shù)和網(wǎng)口通道數(shù)不同。使用在線命令欄發(fā)送“?*port”查看通道數(shù)，如下圖，通道數(shù)確定了控制器能同時連接的設(shè)備個數(shù)。

上圖中的Port:0-1為串口通道，2-9都是網(wǎng)口通道，10-15為自定義網(wǎng)口通訊通道，20為控制器互聯(lián)通道。

不同型號的控制器支持的通訊通道數(shù)不同。控制器至少有2個網(wǎng)口通道，所以可以通過網(wǎng)口同時連接2個設(shè)備，比如連接上位機程序的同時，再連接ZDevelop軟件在線監(jiān)控。通過路由器連接兩個不同設(shè)備也是可以的。

在線命令欄發(fā)送“?*port_status”查看通訊端口是否已被使用。返回值為0表示沒有連接，返回值為1表示連接。

前兩個通道COM為串口通道，串口總是返回1，第三個通道為網(wǎng)口通道，用于連接ZDevelop。

當前網(wǎng)口通道協(xié)議查看使用PROTOCOL 指令返回當前通道的通訊協(xié)議，根據(jù)下表返回值判斷。

VAR1 = PROTOCOL(port)

port：通道號

2.串口連接
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串口通常可選RS232串口或RS485串口，串口默認參數(shù)為：波特率38400，數(shù)據(jù)位8，停止位1，校驗位無，串口默認為MODBUS從端，與觸摸屏通訊時無需修改，采用SETCOM指令配置串口參數(shù)。

注意：串口參數(shù)時掉電不保存的，控制器重新上電后，SETCOM參數(shù)會還原成默認值，控制器的所有串口的MODBUS協(xié)議站號ADDRESS為 1- 127，缺省=1。

串口參數(shù)可通過“控制器狀態(tài)”窗口通訊配置查詢?nèi)缦聢D，或“?*SETCOM”打印查看。

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三控制器連接觸摸屏使用


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1.控制器與觸摸屏通訊的參考流程
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(1)控制器端的程序使用ZDevelop軟件編寫完成下載到控制器內(nèi)。

(2)觸摸屏端的程序使用對應(yīng)的編程軟件編寫完成后下載到觸摸屏保存。

(3)程序下載完成之后，選擇串口或網(wǎng)口連接觸摸屏與控制器脫機運行。

通訊時可用寄存器類型有如下幾種：MODBUS_BIT（布爾型），MODBUS_REG(16位整型)，MODBUS_LONG(32位整型)，MODBUS_IEEE(32位浮點型)，MODBUS_STRING(8位字節(jié)型)。

2.下載控制器程序

控制器端的程序使用ZDevelop軟件編寫完成并下載到控制器內(nèi)。

3.下載觸摸屏程序

威綸觸摸屏端的程序使用EasyBuilder編程軟件編寫，編程方法參見威綸提供手冊，程序編程完成后，打開“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”窗口，如下圖。
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(1)添加要與觸摸屏連接的設(shè)備

設(shè)備列表里會顯示本機觸摸屏和本機設(shè)備，若有本機設(shè)備雙擊該行，若是第一次建立連接，沒有本機設(shè)備，需要新建，點擊 “新建設(shè)備/服務(wù)器...”，彈出“設(shè)備屬性”窗口。

(2)設(shè)置設(shè)備屬性

如下圖所示，選擇設(shè)備類型，先選MODBUS IDA通訊協(xié)議，再根據(jù)觸摸屏與控制器的實際連接方式選擇。

串口通訊和網(wǎng)口通訊所選的設(shè)備類型不同，詳見后續(xù)說明。

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A.若采用串口連接

設(shè)備類型：選擇模式MODBUS RTU(Zero-based Addressing)；

接口類型：選擇串口類型（RS485或RS232）；

COM：通訊端口設(shè)置匹配的波特率等參數(shù)，如下圖，此時參數(shù)必須與連接到控制器的端口參數(shù)一致，設(shè)置完成確認關(guān)閉系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置窗口。

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B.若采用網(wǎng)口連接

設(shè)備類型：選擇模式MODBUS TCP/IP(Zero-based Addressing)，接口類型自動改為以太網(wǎng)；

IP：填入當前要連接的控制器的IP地址和端口號，如下圖；

設(shè)置完成確認關(guān)閉系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置窗口。

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系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置完成后，編譯寫好的組態(tài)程序，點擊“編譯”，打開如下圖編譯窗口。

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點擊右下角“開始編譯”按鈕，編譯成功打印信息提示，“開始編譯”按鈕變成“編譯”按鈕，程序不正確編譯窗口會打印出錯誤提示信息，這時需要修改程序直至編譯成功。

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程序編譯成功，將觸摸屏連接到PC下載程序，下載程序入口如下圖。

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點擊下載按鈕，通過以太網(wǎng)將程序下載到觸摸屏，下載完成后，程序已寫入觸摸屏，可以斷開觸摸屏與PC的連接。

(3)觸摸屏和控制器通訊

在控制器端的程序成功下載到控制器后，和觸摸屏端的程序成功下載到觸摸屏之后，可與PC斷開連接，物理連接觸摸屏與控制器，此時觸摸屏與控制器就可以相互通信了，若無法通訊，則需要檢查上一步觸摸屏端的通訊參數(shù)的配置。

(4)控制器與觸摸屏脫機仿真

若沒有控制器或觸摸屏，可采用仿真器仿真，ZDevelop程序下載到仿真器內(nèi)，只支持網(wǎng)口連接仿真，按照上面的步驟，EasyBuilder軟件的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置時選擇設(shè)備類型為MODBUS IDA—MODBUS TCP/IP(Zero-based Addressing)，IP地址填入仿真器IP：127.0.0.1，如下圖選擇“在線模擬”即可連接控制器程序與組態(tài)程序進行仿真。

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點擊在線模擬之后自動開始編譯，編譯結(jié)果正確打開如下觸摸屏仿真界面，此時可以操作。編譯不成功會出現(xiàn)報錯錯誤信息。
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觸摸屏仿真界面如下圖所示：

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四觸摸屏通訊例程


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1.課程前期準備材料
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(1)電腦1臺：用于程序開發(fā)；

(2)控制器1個：XPLC864E，完成直線和平面圓弧插補；

(3)24V直流電源1個：控制器采用24V直流電源供電；

(4)總線驅(qū)動器+電機（或步進驅(qū)動器+電機）2套：數(shù)量根據(jù)軸數(shù)選定；

(5)威綸觸摸屏1個：人機交互；

(6)控制器接線端子若干；

(7)網(wǎng)線若干；

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(8)連接線若干。

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2.項目配置

寄存器地址分配如下表：

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本項目使用的D寄存器均為MODBUS_IEEE。

任務(wù)資源配置如下圖：本實例占用三個任務(wù)。

任務(wù)0：主循環(huán)，循環(huán)掃描外部輸入信號來決定其他任務(wù)的啟動。

任務(wù)1：由任務(wù)0啟動，加工前先用任務(wù)1執(zhí)行回零程序，回零完成后任務(wù)1用于加工程序。

任務(wù)2：由任務(wù)0啟動，用于手動運動。

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如下圖，在ZDevelop軟件上通過“寄存器”窗口批量查詢MODBUS寄存器的值。
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3.應(yīng)用程序
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(1)威綸觸摸屏端程序

使用觸摸屏廠商提供的組態(tài)編程軟件編寫，觸摸屏通過MODBUS與控制器通訊，元件屬性設(shè)置對應(yīng)MODBUS寄存器地址，按下元件可以修改對應(yīng)的MODBUS寄存器地址的值，傳遞給控制器處理，程序界面如下圖。

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(2)控制器端程序

控制器的編程界面和程序如下圖：

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控制器端通過WHILE不斷的掃描MODBUS寄存器值的變化來決定是否執(zhí)行對應(yīng)的程序。
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'**********初始化模塊*********

SETCOM(38400,8,1,0,0,4,2,1000)? ? ?'出廠模式，MODBUS字寄存器和VR空間獨立

ERRSWITCH = 3? ? ? ? ? ? '全部信息輸出

RAPIDSTOP(2)

WAIT IDLE

BASE(0,1)? ? ? ? ? ? ? ? ?'選定 X Y軸

DPOS=0,0

ATYPE=1,1

UNITS = 100,100

SPEED = 100,100

ACCEL = 1000,1000

DECEL = 1000,1000

SRAMP = 100,100

DIM run_state? ? ? ? ? ? ? ? '運行狀態(tài)? ? ? ? ? ? ? ? ?

run_state = 0? ? ? ? ? ? ? ? ?'0 停止，1 運行，2 回零

MODBUS_REG(0) = run_state? ? '顯示運行狀態(tài)

DIM radius,length? ? ? ? ? ? '半徑,長度

radius = 100? ? ? ? ? ? ? ? ?'缺省半徑大小

length = 300? ? ? ? ? ? ? ? ?'缺省長度

'FLASH_READ 0,radius,length

MODBUS_IEEE(2) = radius? ? ?'顯示半徑大小

MODBUS_IEEE(4) = length? ? ?'顯示長度

DIM home_done '回零完成的標志位? 0 未回零,1 已回零

home_done = 0 '上電進入未回零狀態(tài)

MODBUS_BIT(0) = 0? ? ? ? ? ? '啟動 按鈕復(fù)歸

MODBUS_BIT(1) = 0? ? ? ? ? ? '停止 按鈕復(fù)歸

MODBUS_BIT(4) = 0? ? ? ? ? ? '回零 按鈕復(fù)歸

MODBUS_BIT(5) = 0? '保存數(shù)據(jù) 按鈕復(fù)歸

MODBUS_BIT(1000)=0? ? ? 'X軸 回零標志為0

MODBUS_BIT(1001)=0? ? ? 'Y軸 回零標志為0

STOPTASK 2

RUNTASK 2, guidetask? ? ? ?'啟動手動運行任務(wù)

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'**********按鍵掃描模塊*********

WHILE 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? '掃描觸摸屏端按鈕輸入

? ? IF MODBUS_BIT(0)= 1 THEN? ? ?'啟動按鈕按下

? ? ? ? MODBUS_BIT(0) = 0? ? ? ? ? '按鈕復(fù)歸

? ? ? ? IF run_state = 0 THEN? ? '待機停止狀態(tài)

? ? ? ? ? ?IF home_done = 0 THEN'未回零時不啟動運動

? ? ? ? ? ? ? TRACE "before move need home"

? ? ? ? ? ?ELSEIF home_done = 1 THEN'已回零啟動任務(wù)運行

? ? ? ? ? ? ? TRACE "move start"

? ? ? ? ? ? ? STOPTASK 1? ? ? ? ? ? ? ? ?'軟件安全，停止任務(wù)0

? ? ? ? ? ? ? RUNTASK 1, movetask? ? ?'啟動運行加工任務(wù)1

? ? ? ? ? ?ENDIF

? ? ? ? ENDIF

? ? ELSEIF MODBUS_BIT(1) = 1 THEN? ? '停止按鈕按下

? ? ? ? TRACE "move stop"

? ? ? ? MODBUS_BIT(1) = 0? ? ? ? ? ? ?'按鈕復(fù)歸?

? ? ? ? RAPIDSTOP(2)

? ? ? ? STOPTASK 1

? ? ? ? RAPIDSTOP(2)

? ? ? ? WAIT IDLE(0)? ?

? ? ? ? run_state = 0? ? ? ? ? ? ? ? ?'停止標志

? ? ? ? MODBUS_REG(0) = run_state? ? '顯示狀態(tài)

? ? ENDIF? ?

? ? IF MODBUS_BIT(4) = 1 THEN? ?'回零按鈕按下

? ? ? ? MODBUS_BIT(4) = 0? ? ? ? ? '回零復(fù)歸? ?

? ? ? ? IF run_state= 0? THEN

? ? ? ? ? ?stoptask 1

? ? ? ? ? ?runtask 1,home_task? ? ?'啟動回零任務(wù)

? ? ? ? ENDIF

? ? ENDIF? ? ?

? ? '''保存數(shù)據(jù)處理

? ? IF MODBUS_BIT(5) = 1 THEN? ?'保存數(shù)據(jù) 按鈕按下

? ? ? ? MODBUS_BIT(5) = 0? ? ? ? ? '保存數(shù)據(jù) 按鈕復(fù)歸

? ? ? ? PRINT "寫入數(shù)據(jù)到FLASH"

? ? ? ? radius = MODBUS_IEEE(2)??

? ? ? ? length = MODBUS_IEEE(4)?

? ? ? ? FLASH_WRITE 0,radius,length'往扇區(qū)0寫入數(shù)據(jù)

? ? ENDIF

WEND

END

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'**********加工運動模塊*********

movetask:? ? ? ? ? ? ? ? ? ? '運行畫圓弧+跑道的任務(wù)

? ? run_state =1 '進入運行狀態(tài)

? ? MODBUS_REG(0) = run_state

? ? radius = MODBUS_IEEE(2)? ? ? '讀取半徑

? ? length = MODBUS_IEEE(4)? ? ? '讀取長度

? ? TRIGGER

? ? BASE(0,1)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?'選定 X Y軸

? ? MOVEABS(0,0)

? ? MOVE(length,0)? ? ? ? ? ? ? ? '從原點開始走跑道軌跡

? ? MOVECIRC(0,radius*2,0,radius,0)

? ? MOVE(-length,0)

? ? MOVECIRC(0,-radius*2,0,-radius,0)

? ? WAIT IDLE(0)

? ? run_state = 0'進入待機狀態(tài)

? ? MODBUS_REG(0) = run_state

END?

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'**********回零任務(wù)*********

home_task:

? ? TRACE "enter home task"

? ? run_state = 2? ? ? ? ? ? ? '回零標志

? ? MODBUS_REG(0) = run_state? ?'顯示狀態(tài)

? ? TRIGGER?

? ? BASE(0,1)

? ? CANCEL(2) AXIS(0)'先軸0,軸1停止

? ? CANCEL(2) AXIS(1)

? ? WAIT IDLE(0)

? ? WAIT IDLE(1)

? ? MOVEABS(0) AXIS(0)'虛擬設(shè)備軸0的歸零，實際軸使用DATUM回零

? ? MOVEABS(0) AXIS(1)'虛擬設(shè)備軸1的歸零

? ? WAIT IDLE(0)

? ? MODBUS_BIT(1000)=1'設(shè)置軸0已歸零的標志

? ? WAIT IDLE(1)

? ? MODBUS_BIT(1001)=1'設(shè)置軸1已歸零的標志?

? ? home_done = 1

? ? TRACE "home task done"

? ? run_state = 0? ? '回到待機狀態(tài)

? ? MODBUS_REG(0) = run_state

END

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'**********手動運動*********

guidetask:

? ? WHILE 1

? ? ? ?IF run_state = 0 THEN? ? ? ? ? ? ? '判斷是否處于停止狀態(tài)

? ? ? ? ? BASE(0)

? ? ? ? ? IF MODBUS_BIT(10) = 1 THEN? ? ? ?'左

? ? ? ? ? ? ?MODBUS_BIT(10) = 0

? ? ? ? ? ? ?VMOVE(-1)

? ? ? ? ? ELSEIF MODBUS_BIT(11) = 1 THEN? ? ? '右

? ? ? ? ? ? ?MODBUS_BIT(11) = 0

? ? ? ? ? ? ?VMOVE(1)

? ? ? ? ? ELSEIF MTYPE = 10 OR MTYPE = 11 THEN? '非VMOVE運動

? ? ? ? ? ? ?CANCEL(2)

? ? ? ? ? ENDIF

? ? ? ? ? BASE(1)

? ? ? ? ? IF MODBUS_BIT(20) = 1 THEN? ? ? ? '左

? ? ? ? ? ? ?MODBUS_BIT(20) = 0

? ? ? ? ? ? ?VMOVE(-1)

? ? ? ? ? ELSEIF MODBUS_BIT(21) = 1 THEN? ? ? '右

? ? ? ? ? ? ?MODBUS_BIT(21) = 0

? ? ? ? ? ? ?VMOVE(1)

? ? ? ? ? ELSEIF MTYPE = 10 OR MTYPE = 11 THEN? '非VMOVE運動

? ? ? ? ? ? ?CANCEL(2)

? ? ? ? ? ENDIF

? ? ? ?ENDIF

? ? ? ?DELAY(100)

? ? WEND

END

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(3)應(yīng)用程序運動效果

A.軸位置曲線XY模式下的合成插補軌跡

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B.XY模式下的合成插補軌跡

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本次，正運動技術(shù)經(jīng)濟型EtherCAT運動控制器(四）：ModbusRTU或ModbusTcp與觸摸屏通訊?，就分享到這里。

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　　審核編輯：湯梓紅

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