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EtherCAT使用手册.pdf

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.03M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    EtherCAT简介
    何谓EtherCAT
    EtherCAT 概况
    产品概述
    CoE技术术语
    数据类型
    通讯规格
    模块结构图
    LED指示灯
    SYS
    RUN
    ERR
    LINK/ACT (RJ45 COM1/COM2上的绿灯)
    安装与连接
    安装与连线
    EtherCAT接插件规格
    RJ45接插件
    引脚分配
    电缆规格
    EtherCAT-EC信息
    CANopen over EtherCAT参考模型
    Sync Manager设置
    FMMU设置
    EtherCAT从站信息
    EtherCAT网络状态机
    PDO过程数据映射
    PDO映射
    PDO分配
    PDO映射的步骤
    紧急事件报文（Emergency message）
    基于分布时钟的网络同步
    CiA402设备规约
    CANopen over EtherCAT(CoE) 状态机
    设备控制相关参数
    controlword
    statusword
    shutdown_option_code
    disable_operation_option_code
    quick_stop_option_code
    halt_option_code
    fault_reaction_option_code
    控制模式
    控制模式相关参数
    modes_of_operation
    modes_of_operation_display
    回零模式（HOMING MODE）
    回零模式的控制字
    回零模式的状态字
    回零模式相关参数
    home_offset
    homing_method
    homing_speeds
    homing_acceleration
    回零方法
    速度控制模式（PROFILE VELOCITY MODE）
    速度模式的控制字
    速度模式的状态字
    速度控制模式相关参数
    velocity_sensor_actual_value
    velocity_demand_value
    velocity_actual_value
    velocity_window
    velocity_window_time
    velocity_threshold
    velocity_threshold_time
    target_velocity
    位置控制模式（PROFILE POSITION MODE）
    位置模式的控制字
    位置模式的状态字
    位置控制相关参数
    target_position
    profile_velocity
    end_velocity
    profile_acceleration
    profile_deceleration
    quick_stop_deceleration
    motion_profile_type
    功能描述
    位置插补控制模式（INTERPOLATION POSITION MODE）
    位置插补模式的控制字
    位置插补模式的状态字
    位置插补控制相关参数
    Interpolation sub mode select
    Interpolation data record
    Interpolation time period
    周期性同步位置控制模式（CYCLIC SYNCHRONOUS POSITION MODE）
    EtherCAT通讯例程
    附录A 对象字典表
    附录B 参数
    B.1 参数列表
    B.2 参数详解
    附录C 标准接线示例
    C.1 单相交流200V（ProNet-02AEA-EC ~ ProNet-04AEA-EC）
    C.2 三相交流200V（ProNet-08AEA-EC ~ ProNet-50AEA-EC）
    C.3 三相交流400V（ProNet-10DEA-EC ~ ProNet-75DEA-EC）
    C.4 三相交流400V（ProNet-1ADEA-EC ~ ProNet-1EDEA-EC）
    EtherCAT 使用手册 (版本号：V1.03)
    EtherCAT 使用手册 目录 1 EtherCAT 简介........................................................................................................ 1 1.1 何谓 EtherCAT ............................................................................................. 1 1.2 EtherCAT 概况 ............................................................................................. 1 1.3 产品概述 ....................................................................................................... 1 1.4 CoE 技术术语 ................................................................................................ 1 1.5 数据类型 ....................................................................................................... 2 1.6 通讯规格 ....................................................................................................... 3 1.7 模块结构图 ................................................................................................... 3 1.8 LED 指示灯 ................................................................................................... 4 2 安装与连接 ............................................................................................................. 6 2.1 安装与连线 ................................................................................................... 6 2.2 EtherCAT 接插件规格 .................................................................................... 6 2.3 电缆规格 ....................................................................................................... 7 3 EtherCAT-EC 信息 ................................................................................................. 8 3.1 CANopen over EtherCAT 参考模型 ............................................................... 8 3.2 EtherCAT 从站信息 ....................................................................................... 9 3.3 EtherCAT 网络状态机 .................................................................................... 9 3.4 PDO 过程数据映射 ...................................................................................... 10 3.5 紧急事件报文（Emergency message） ..................................................... 11 4 基于分布时钟的网络同步 ...................................................................................... 13 5 CiA402 设备规约 ................................................................................................... 15 5.1 CANopen over EtherCAT(CoE) 状态机 ...................................................... 15 5.2 设备控制相关参数 ....................................................................................... 16 5.2.1 controlword .................................................................................................... 16 5.2.2 statusword ...................................................................................................... 18 5.2.3 shutdown_option_code ................................................................................... 19 5.2.4 disable_operation_option_code ...................................................................... 20 5.2.5 quick_stop_option_code ................................................................................. 20 5.2.6 halt_option_code ............................................................................................ 21 5.2.7 fault_reaction_option_code ............................................................................. 21 5.3 控制模式 ..................................................................................................... 22 5.4 控制模式相关参数 ....................................................................................... 22 5.5 回零模式（HOMING MODE） .................................................................... 23 5.5.1 回零模式的控制字 .......................................................................................... 23 5.5.2 回零模式的状态字 .......................................................................................... 23 5.5.3 回零模式相关参数 .......................................................................................... 24 5.5.4 回零方法 ........................................................................................................ 27 5.6 速度控制模式（PROFILE VELOCITY MODE） ......................................... 29 5.6.1 速度模式的控制字 .......................................................................................... 29 5.6.2 速度模式的状态字 .......................................................................................... 29 5.6.3 速度控制模式相关参数 ................................................................................... 29
    5.7 位置控制模式（PROFILE POSITION MODE） .......................................... 33 5.7.1 位置模式的控制字 .......................................................................................... 33 5.7.2 位置模式的状态字 .......................................................................................... 34 5.7.3 位置控制相关参数 .......................................................................................... 34 5.7.4 功能描述 ........................................................................................................ 38 5.8 位置插补控制模式（INTERPOLATION POSITION MODE）...................... 40 5.8.1 位置插补模式的控制字 ................................................................................... 40 5.8.2 位置插补模式的状态字 ................................................................................... 40 5.8.3 位置插补控制相关参数 ................................................................................... 40 5.9 周期性同步位置控制模式（CYCLIC SYNCHRONOUS POSITION MODE） .......................................................................................................................... 43 6 EtherCAT 通讯例程 .............................................................................................. 45 附录 A 对象字典表 ................................................................................................. 49 附录 B 参数 ............................................................................................................ 67 B.1 参数列表 .................................................................................................... 67 B.2 参数详解 .................................................................................................... 74 附录 C 标准接线示例 ............................................................................................. 90 C.1 单相交流 200V（ProNet-02AEA-EC ~ ProNet-04AEA-EC） ..................... 90 C.2 三相交流 200V（ProNet-08AEA-EC ~ ProNet-50AEA-EC） ..................... 91 C.3 三相交流 400V（ProNet-10DEA-EC ~ ProNet-75DEA-EC） ..................... 92 C.4 三相交流 400V（ProNet-1ADEA-EC ~ ProNet-1EDEA-EC） .................... 93 EtherCAT 使用手册
    1.1 何谓 EtherCAT 1 EtherCAT 简介 EtherCAT 使用手册 实现实时控制的基于 Ethernet 的开放式网络。具有同时实现超高速和同步控制的 动作原理核结构，采用考虑了接线效率的总线拓扑，解决了过多使用集线器，开关的复 杂接线形态这一 Ethernet 课题。最适合用作 FA 现场的包括运动控制在内的设备控制用 网络。 1.2 EtherCAT 概况 EtherCAT 技术突破了其他以太网解决方案的系统限制：通过该项技术，无需接收 以太网数据包，将其解码，之后再将过程数据复制到各个设备。EtherCAT 从站设备在 报文经过其节点时读取相应的编址数据，同样，输入数据也是在报文经过时插入至报文 中。整个过程中，报文只有几纳秒的时间延迟。 EtherCAT 使用了标准的以太网技术，支持几乎所有的拓扑类型，包括线型、树型、 星型等，其在物理层可使用 100BASE—TX 双绞线、100BASE—FX 光纤或者 LVDS(Low Volt—age Differential Signaling，即低压差分信号传输)，还可以通过交换机或介质转换 器实现不同以太网布线的结合。 借助于从站中的 EtherCAT 专用芯片和主站中读取网卡数据的 DMA 技术，整个协 议处理过程都在硬件中进行。EtherCAT 系统可以在 30µs 内刷新 1000 个 I／O 点，它 可以在 300µs 内交换一帧多达 1486 个字节的协议数据，这几乎相当于 12000 个数字 量输入或输出。控制 100 个输入输出数据均为 8 字节的伺服轴只需要 100µs。在此期 间，系统更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布时钟技术使周到 同步偏差小于 1µs。 1.3 产品概述 ProNet 系列伺服驱动器的 EC100 网络模块实现了 EtherCAT 通讯（实时以太网通 讯），并且在其应用层实现了 CANopen Drive Profile（CiA402）。 除了兼容之前 CANopen DS402 的 PV，PP，IP 等控制模式，该模块还支持 CSP 控制模式。用户可以通过设置相应的参数来选择所要实现的控制模式，从简单的速度控 制到高速高精度的位置控制都成为可能。 1.4 CoE 技术术语 下表中列出了 EtherCAT 和 CANopen 中所使用的术语。 缩写 APRD APWR APRW ARMW BRD BRW CiA CoE 描述 自动增物理读取方式：按照从站在网段内的位置来选取从站的存储空 间 自动增物理写入方式：按照从站在网段内的位置来选取从站的存储空 间 自动增物理读写单个从站 自动增物理读和写多从站 广播读，读取所以联网从站的物理存储区域 广播写，写入所以联网从站的物理存储区域 CAN in Automation CANopen over EtherCAT 1
    EtherCAT 使用手册 缩写 DC ECAT EEPROM ESC ESM ETG EtherCAT FMMU INIT LRD LWR LRW OP OD PDO PREOP RXPDO SAFEOP SDO SyncManager 同步管理器，控制对应用存储区的访问 TXPDO 描述 Distribute Clock 分布式时钟，使得所以从站获得相同的时间 EtherCAT 电可擦除只读存储器 EtherCAT Slave Controller 从站控制器 EtherCAT 网络状态机 EtherCAT 协议组织 实时工业以太网标准 现场总线存储管理单元 EtherCAT 状态机：初始化状态 读取根据逻辑地址选取的一个或多个从站存储空间 写入数据到根据逻辑地址选取的从站空间 读取或写入数据到根据逻辑地址选取的从站的存储空间 EtherCAT 状态机：操作状态 对象字典 过程数据 EtherCAT 状态机：预操作状态 接受 PDO EtherCAT 状态机：安全操作状态 服务数据对象 发送 PDO 1.5 数据类型 下表中列出了手册中涉及的数据类型及其范围 范围 0 to 255 –128 to +127 Code 数据类型 UINT8 无符号 8 位参数 有符号 8 位参数 INT8 UINT16 无符号 16 位参数 0 to 65535 INT16 有符号 16 位参数 –32768 to +32767 UINT32 无符号 32 位参数 0 to 4294967295 INT32 有符号 32 位参数 –2147483648 to +2147483627 STR 字符串 － 2
    1.6 通讯规格 EtherCAT 通 讯 适用的通讯标准 物理层 总线连接 线缆 SyncManager FMMU EtherCAT Commands (Data Link Layer) PDO 数据 Mailbox (CoE) 分布式时钟（DC） SII LED 指示灯 CiA402 Drive Profile 1.7 模块结构图 EtherCAT 使用手册 IEC 61158 Type12, IEC 61800-7 CiA402 Drive Profile 100BASE-TX (IEEE802.3) CN5 (RJ45): EtherCAT Signal IN CN6 (RJ45): EtherCAT Signal OUT 5 类双绞线 SM0: 输出邮箱, SM1: 输入邮箱 SM2: 输出过程数据, SM3: 输入过程数据 FMMU0: 映射到过程数据 (RxPDO) 输出区域. FMMU1: 映射到过程数据 (TxPDO) 发送区域. FMMU2: 映射到邮箱状态 APRD, FPRD, BRD, LRD, APWR, FPWR, BWR, LWR, ARMW, FRMW Note: APRW, FPRW, BRW, LRW Commands are not supported. 动态 PDO 映射 紧急事件，SDO 请求、响应，SDO 信息 注：不支持 TxPDO/RxPDO 与远程 TxPDO/RxPDO Free-run，DC 模式（可通过配置激活） 支持的 DC 周期：250us－2ms 256 bytes（只读） EtherCAT 系统指示灯（SYS）×1 EtherCAT 运行指示灯（RUN）×1 EtherCAT 错误指示灯（ERR）×1  Homing mode  Profile position mode  Profile velocity mode  Cyclic synchronous position mode 图1-1 模块结构图 3
    1.8 LED 指示灯 SYS 系统指示灯，用来指示模块中软件的状态。 LED 指示灯（绿/黄） 状态 熄灭 描述 长灭 闪烁 (黄) 长亮 (绿) 长亮 RUN RUN 指示灯用来指示 EtherCAT 的通讯状态。 LED 指示灯（绿） 状态 描述 熄灭 长灭 闪烁 双闪 长亮 长亮 ERR ERR 指示灯用来指示 EtherCAT 通讯时出现的错误的状态。 LED 指示灯（红） 状态 熄灭 描述 长灭 闪烁 单闪 双闪 4 EtherCAT 使用手册 说明 未通电或复位状态 Boot 模式 模块内部程序初始化 完成,运行正常 说明 初始化状态 预操作状态 安全操作状态 操作状态 说明 无异常 由于寄存器或 对象设置的问 题，主站要求 的状态转换不 能实现 同步异常，通 讯数据异常 应用程序监控 超时， SyncManager 看门狗超时
    长亮 闪光环 长亮 EtherCAT 使用手册 启动异常 PDI 监视超时 LINK/ACT (RJ45 COM1/COM2 上的绿灯) LINK/ACT 指示灯用来指示网络物理上的连接以及是否有数据交换。 LED 指示灯（绿） 状态 描述 熄灭 长灭 闪光 环 长亮 长亮 说明 物理层上没有连接 EtherCAT 控制器没有启动 从站进行数据交换 链路层上有连接,但是没有数据交换 5
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