EIO16084擴(kuò)展模塊的使用分為如下幾步，硬件接線；總線初始化建立總線通訊連接，初始化中執(zhí)行擴(kuò)展資源的映射，分別配置軸資源和IO資源；擴(kuò)展資源配置完成可通過控制器端訪問，擴(kuò)展軸為脈沖型，設(shè)置相關(guān)軸參數(shù)，發(fā)送運(yùn)動(dòng)命令即可控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。

01 產(chǎn)品簡介

EIO16084擴(kuò)展模塊是EtherCAT總線控制器使用的擴(kuò)展模塊，可擴(kuò)展數(shù)字量IO和脈沖軸這兩類資源，當(dāng)控制器本體上資源不夠的時(shí)候，EtherCAT總線控制器可連接多個(gè)EIO擴(kuò)展模塊進(jìn)行資源擴(kuò)展，可查看控制器的IO最大擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)和最大擴(kuò)展軸數(shù)，支持IO的遠(yuǎn)程擴(kuò)展。

每個(gè)EIO擴(kuò)展模塊在擴(kuò)展接線完成后，不需要進(jìn)行二次開發(fā)，只需使用指令在EtherCAT主站控制器配置唯一的IO地址和軸地址，配置完成即可訪問。

IO地址編號通過總線指令NODE_IO來設(shè)置，控制器上程序只需通過IO編號就可以訪問到擴(kuò)展模塊上的資源。軸地址的配置使用“AXIS_ADDRESS”指令映射綁定軸號，綁定完成通過BASE或AXIS指令指定軸號。

EIO16084擴(kuò)展模塊功能特點(diǎn)：

（1）支持4軸脈沖軸擴(kuò)展。

（2）脈沖輸出模式：方向/脈沖或雙脈沖。

（3）每軸最大輸出脈沖頻率10MHz。

（4）支持16進(jìn)+8出IO擴(kuò)展，每個(gè)脈沖軸另外各有2進(jìn)2出IO可供配置。

（5）脈沖軸以外的輸出口最大輸出電流達(dá)300mA，可直接驅(qū)動(dòng)部分電磁閥。

（6）ECAT最快500us的刷新周期。

（7）單電源供電，連接主電源即可，無需IO電源。

此系列產(chǎn)品選型指南：

EIO系列帶軸的擴(kuò)展模塊的使用方法相同，僅是擴(kuò)展資源數(shù)量的區(qū)別，EIO16084和EIO24088的使用方法完全相同，EIO1616相比上面兩個(gè)型號，無需軸映射相關(guān)操作。

02 接口說明

1.總線接口

EIO16084帶兩個(gè)EtherCAT總線接口，“EtherCAT IN”和“EtherCAT OUT”，使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)線完成接線。

接線時(shí)注意：“EtherCAT IN”連接上一級模塊，“EtherCAT OUT”連接下一級模塊，IN和OUT口不可混用。

2.通用輸入口

通用輸入口IN的內(nèi)部電路參考圖如下，EIO16084帶16個(gè)通用輸入口，輸入口需要NODE_IO配置IO地址編號才能通過控制器端操作，輸入口參數(shù)參見下表。

輸入口參數(shù)說明：

3.通用輸出口

通用輸出口OUT的內(nèi)部電路參考圖如下，EIO16084帶8個(gè)通用輸入口，輸出口需要NODE_IO配置IO地址編號才能通過控制器端操作（NODE_IO使用一次便可配置好輸入和輸出），輸出口參數(shù)參見下表。

輸入口參數(shù)說明：

4.軸接口
 

EIO16084的軸接口有4個(gè)，采用DB26針腳，針腳定義如下表，軸接口包含差分脈沖輸入和差分編碼器輸入信號，同時(shí)還有兩路通用輸入口（其中一路為報(bào)警輸入），兩路通用輸出口（其中一路為驅(qū)動(dòng)使能）。

EIO16084擴(kuò)展軸時(shí)，為總線轉(zhuǎn)脈沖，將脈沖型驅(qū)動(dòng)器接入到EIO16084擴(kuò)展模塊上的脈沖軸接口上。通過總線初始化建立EtherCAT總線控制器和EIO16084擴(kuò)展模塊之間的通訊連接，總線初始化過程中必須包含軸映射，之后參考脈沖型控制器的使用方法操作脈沖驅(qū)動(dòng)器。

可以通過數(shù)據(jù)字典配置EIO擴(kuò)展板直接使能與告警，缺省不使用，需要主控制器來操作。

告警輸入、位置到位信號、軸使能、誤差清除可以為通用的輸入輸出，由于驅(qū)動(dòng)能力偏小建議做軸功能IO使用。

“EGND，OVCC電源”是控制器內(nèi)部輸出供伺服IO使用，請勿連接到開關(guān)電源，不使用時(shí)懸空。

03 接線參考

EIO16084擴(kuò)展模塊接線規(guī)則：EIO16084可接到EtherCAT總線上的任意節(jié)點(diǎn)。

EIO16084為總線上的一個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)，可接入4個(gè)脈沖型驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器按照AXIS 0到AXIS 3的順序依次編號，并且遵從總線上的驅(qū)動(dòng)器編號規(guī)則。

驅(qū)動(dòng)器的使能信號為脈沖接口內(nèi)的通用輸出口，直接通過主控制器的OP指令來使能。或使用SDO指令配置數(shù)據(jù)字典為自動(dòng)使能后，主控制器無法直接控制對應(yīng)的輸出口來使能。

注意：軸擴(kuò)展模塊的使用個(gè)數(shù)不是無限制的，參考控制器可擴(kuò)展的最大軸數(shù)。

如下圖，ZMC416BE運(yùn)動(dòng)控制器本體支持連接16個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)器，最大擴(kuò)展軸數(shù)為20，故可以通過EtherCAT總線連接一個(gè)EIO16084擴(kuò)展到支持20個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)器。

擴(kuò)展軸映射軸號時(shí)注意避開本地脈沖軸，若本地脈沖軸使用了16個(gè)，默認(rèn)對應(yīng)軸號0-15，則擴(kuò)展軸上的AXIS0-3（對應(yīng)下圖中驅(qū)動(dòng)器編號0-3）分別手動(dòng)映射為軸號16-19。

如下圖，ZMC432運(yùn)動(dòng)控制器本體支持連接32個(gè)軸（脈沖驅(qū)動(dòng)器+Ether，CAT總線驅(qū)動(dòng)器一共32個(gè)），控制器本體只有6路脈沖接口，通過一個(gè)EIO16084可擴(kuò)展4路脈沖接口，支持脈沖驅(qū)動(dòng)器和總線驅(qū)動(dòng)器混合使用。

上圖涉及的編號概念如下：總線相關(guān)指令參數(shù)會(huì)用到如下編號。

（1）槽位號(slot)

槽位號是指控制器上總線接口的編號，EtherCAT總線槽位號為0。

（2）設(shè)備號(node)

設(shè)備號是指一個(gè)槽位上連接的所有設(shè)備的編號，從0開始，按設(shè)備在總線上的連接順序自動(dòng)編號，可以通過“NODE_COUNT(slot)”指令查看總線上連接的設(shè)備總數(shù)。

（3）驅(qū)動(dòng)器編號

控制器會(huì)自動(dòng)識(shí)別出槽位上的驅(qū)動(dòng)器，編號從0開始，按驅(qū)動(dòng)器在總線上的連接順序自動(dòng)編號。

驅(qū)動(dòng)器編號與設(shè)備號不同，只給槽位上的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備編號，其他設(shè)備忽略，映射軸號時(shí)將會(huì)用到驅(qū)動(dòng)器編號。

04 擴(kuò)展資源映射方法

EIO16084擴(kuò)展模塊上有兩類資源需要映射，軸資源和IO資源。

1.IO映射

控制器上程序只需通過IO編號就可以訪問到擴(kuò)展模塊上的資源，EtherCAT總線擴(kuò)展模塊IO編號通過總線指令NODE_IO來設(shè)置，同時(shí)配置輸入和輸出。

IO映射時(shí)先查看控制器自身的最大IO編號(包括外部IO接口和脈沖軸內(nèi)的接口)，再使用指令設(shè)置。

若擴(kuò)展的IO與控制器自身IO編號重合，二者將同時(shí)起作用，所以IO映射的映射的編號在整個(gè)控制系統(tǒng)中均不得重復(fù)。

IO映射語法：

NODE_IO(slot,node)=iobase

slot：槽位號，0-缺省

node：設(shè)備編號，編號從0開始

iobase：映射IO起始編號，設(shè)置結(jié)果只會(huì)是8的倍數(shù)

示例：

若設(shè)備0為EIO16084，按如上語法配置后，擴(kuò)展模塊上的通用輸入口IN0-15對應(yīng)的IO編號依次為32-47，軸接口內(nèi)的通用輸入口編號48-55，其中軸AXIS 0-3的驅(qū)動(dòng)報(bào)警輸入分別為48-51。通用輸出口OUT0-7應(yīng)的IO編號依次為32-39，軸接口內(nèi)的通用輸出口編號40-47，其中軸AXIS 0-3的驅(qū)動(dòng)使能輸出分別為40-43。

2.軸映射

擴(kuò)展模塊的軸使用前需要使用“AXIS_ADDRESS”指令映射軸號，軸映射也需要注意整個(gè)系統(tǒng)的軸號不得重復(fù)。EIO系列擴(kuò)展軸的映射與總線驅(qū)動(dòng)器的軸映射語法相同。

軸映射語法：

AXIS_ADDRESS(軸號)=(槽位號<<16)+驅(qū)動(dòng)器編號+1

示例：

若第一個(gè)節(jié)點(diǎn)是EIO16084，EIO16084上連接了驅(qū)動(dòng)器，那么這里的驅(qū)動(dòng)器0是連接在EIO16084上的第一個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)器，否則便是EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器。

05 拓展脈沖軸的使用方法

EIO16084擴(kuò)展模塊需要經(jīng)過總線初始化之后才能使用，我們這里把一個(gè)脈沖型驅(qū)動(dòng)器接到EIO16084擴(kuò)展模塊上的AXIS 0接口上，使用步驟如下。

第一步：執(zhí)行總線初始化程序（參見下節(jié)），初始化過程中識(shí)別EIO擴(kuò)展模塊的設(shè)備編號和連接的驅(qū)動(dòng)器編號，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器編號操作軸映射，根據(jù)設(shè)備號操作擴(kuò)展模塊的IO映射，設(shè)置DRIVE_PROFILE和ATYPE。

第二步：初始化成功后，使能EIO16084擴(kuò)展模塊上的脈沖驅(qū)動(dòng)器，同樣也是操作脈沖軸接口內(nèi)的OP信號使能驅(qū)動(dòng)器，由于擴(kuò)展模塊映射的起始編號是32，這里的AXIS 0-AXIS 3口內(nèi)的使能信號對應(yīng)通用輸出口編號是40-43。在輸出口窗口內(nèi)按下OP(40)或在程序中執(zhí)行指令OP(40,ON)均可使能AXIS 0的驅(qū)動(dòng)器。

第三步：使能完成設(shè)置相關(guān)軸參數(shù)，再發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令便可驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

在初始化操作成功后，總線上能識(shí)別該擴(kuò)展模塊，可查看擴(kuò)展模塊上的軸接口數(shù)，IO映射后可查看輸入輸出的編號范圍。

例如設(shè)置起始編號為32，該擴(kuò)展模塊上的輸入編號為外部自帶的16點(diǎn)+軸接口通用輸入8點(diǎn)，一共24點(diǎn)，范圍32-55，輸出編號為外部自帶的8點(diǎn)+軸接口通用輸入8點(diǎn)，一共16點(diǎn)，范圍32-47。

EIO16084使用注意事項(xiàng)：

擴(kuò)展模塊上的IO不管有沒有使用都需要使用NODE_IO指令映射EIO16084的輸入輸出編號。擴(kuò)展模塊的DRIVE_PROFILE配置為0，ATYPE設(shè)為65，但實(shí)際由于是脈沖型驅(qū)動(dòng)器，軸類型并不是65，真實(shí)軸類型的配置使用SDO指令配置數(shù)據(jù)字典6011h設(shè)置。

初始化過程中若產(chǎn)生硬限位報(bào)警，可在軸參數(shù)窗口將硬限位FWD_IN和REV_IN的映射編號指向-1，表示不映射，需要接入限位開關(guān)時(shí)再去修改FWD_IN和REV_IN。

EIO16084擴(kuò)展模塊設(shè)置：

通過SDO指令讀寫數(shù)據(jù)字典設(shè)置，只開放了部分?jǐn)?shù)據(jù)字典供設(shè)置，更多驅(qū)動(dòng)器參數(shù)使用驅(qū)動(dòng)器軟件修改。

SDO指令配置輸入輸出：

SDO指令配置驅(qū)動(dòng)器參數(shù)：

例如：擴(kuò)展的脈沖軸的真實(shí)軸類型設(shè)置通過數(shù)據(jù)字典6011h設(shè)置，（參考下表的參數(shù)，按軸號依次設(shè)置，第一個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置數(shù)據(jù)字典6011h+0*800h，第二個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置6011h+1*800h，以此類推，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器加800h，其他參數(shù)同理）
 

數(shù)據(jù)字典讀取語法：

SDO_READ (槽位號, 設(shè)備編號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)TABLE位置)

SDO_READ_AXIS (軸號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)TABLE位置)

數(shù)據(jù)字典寫入語法：

SDO_WRITE (槽位號, 設(shè)備編號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 寫入數(shù)據(jù)值)

SDO_WRITE_AXIS (軸號, 數(shù)據(jù)字典編號, 數(shù)據(jù)字典子編號, 數(shù)據(jù)類型, 寫入數(shù)據(jù)值)

數(shù)據(jù)字典讀寫示例：

如果擴(kuò)展模塊之后還連接了EtherCAT驅(qū)動(dòng)器，使用時(shí)注意總線掃描設(shè)備數(shù)量的設(shè)置，EtherCAT驅(qū)動(dòng)器在初始化程序執(zhí)行完便使能成功，后續(xù)設(shè)置軸參數(shù)便能運(yùn)行，注意初始化過程中的DRIVE_PROFILE給EtherCAT驅(qū)動(dòng)器配置合適的PDO列表，需要用到驅(qū)動(dòng)器IO時(shí)，還需操作DRIVE_IO映射。

06 總線初始化

此初始化程序可用來初始化EtherCAT驅(qū)動(dòng)器和EtherCAT總線擴(kuò)展模塊，建立通訊連接（通用模板，適用于多種品牌的驅(qū)動(dòng)器）。

  參考配置采用控制器依次連接一個(gè)EIO16084擴(kuò)展模塊和一個(gè)EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，采用以上初始化程序，成功建立通訊連接，控制器狀態(tài)窗口顯示當(dāng)前掃描連接的節(jié)點(diǎn)情況。

總線上的主站為控制器，控制器連接的第一個(gè)從站設(shè)備為EIO16084擴(kuò)展模塊，第二個(gè)從站設(shè)備為EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器，沒有使用控制器的本地脈沖軸接口。總線上的驅(qū)動(dòng)設(shè)備映射軸號可以從6開始，EIO16084擴(kuò)展模塊的AXIS 0-3接口上的脈沖驅(qū)動(dòng)器映射為軸號6-9，EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器映射為軸號10，EIO16084擴(kuò)展模塊的IO編號起始為32。

注意：映射的軸號和IO編號整個(gè)控制系統(tǒng)中不得重復(fù)，根據(jù)具體情況去選擇編號。

在沒有IO設(shè)備的情況下，我們可以通過OUT和IN端口直接相連判斷IO的響應(yīng)情況，如下圖，測試EIO擴(kuò)展模塊的IO配置，將EIO的OUT2(映射編號34)端子連接到EIO的IN8（映射編號40）上，操作OP(34)可見輸入口40收到信號。

EtherCAT總線初始化執(zhí)行后，配置軸參數(shù)，發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令便可控制電機(jī)運(yùn)行，或參考下圖，通過手動(dòng)運(yùn)動(dòng)窗口，快速檢測EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器能否正常運(yùn)行。

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)EtherCAT軸擴(kuò)展模塊EIO16084在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，就分享到這里。

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