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EtherCAT使用手册(版本号：V1.04)

EtherCAT使用手册目录1EtherCAT简介....................................................................................................................11.1何谓EtherCAT........................................................................................................11.2EtherCAT概况........................................................................................................11.3产品概述...................................................................................................................11.4CoE技术术语...........................................................................................................11.5数据类型...................................................................................................................21.6通讯规格...................................................................................................................31.7模块结构图...............................................................................................................31.8LED指示灯...............................................................................................................42安装与连接..........................................................................................................................62.1安装与连线...............................................................................................................62.2EtherCAT接插件规格.............................................................................................62.3电缆规格...................................................................................................................73EtherCAT-EC信息.............................................................................................................83.1CANopenoverEtherCAT参考模型......................................................................83.2EtherCAT从站信息.................................................................................................93.3EtherCAT网络状态机.............................................................................................93.4PDO过程数据映射................................................................................................103.5紧急事件报文（Emergencymessage）............................................................114基于分布时钟的网络同步................................................................................................135CiA402设备规约..............................................................................................................155.1CANopenoverEtherCAT(CoE)状态机.............................................................155.2设备控制相关参数.................................................................................................165.2.1controlword..........................................................................................................................165.2.2statusword...........................................................................................................................185.2.3shutdown_option_code....................................................................................................195.2.4disable_operation_option_code.....................................................................................205.2.5quick_stop_option_code..................................................................................................205.2.6halt_option_code................................................................................................................215.2.7fault_reaction_option_code.............................................................................................215.3控制模式.................................................................................................................225.4控制模式相关参数.................................................................................................225.5回零模式（HOMINGMODE）............................................................................235.5.1回零模式的控制字.............................................................................................................235.5.2回零模式的状态字.............................................................................................................235.5.3回零模式相关参数.............................................................................................................245.5.4回零方法..............................................................................................................................275.6速度控制模式（PROFILEVELOCITYMODE）..............................................295.6.1速度模式的控制字.............................................................................................................295.6.2速度模式的状态字.............................................................................................................295.6.3速度控制模式相关参数.....................................................................................................29

EtherCAT使用手册5.7位置控制模式（PROFILEPOSITIONMODE）...............................................335.7.1位置模式的控制字.............................................................................................................335.7.2位置模式的状态字.............................................................................................................345.7.3位置控制相关参数.............................................................................................................345.7.4功能描述..............................................................................................................................385.8位置插补控制模式（INTERPOLATIONPOSITIONMODE）........................405.8.1位置插补模式的控制字.....................................................................................................405.8.2位置插补模式的状态字.....................................................................................................405.8.3位置插补控制相关参数.....................................................................................................405.9周期性同步位置控制模式（CYCLICSYNCHRONOUSPOSITIONMODE）..........436EtherCAT通讯例程..........................................................................................................45附录A对象字典表............................................................................................................49附录B参数........................................................................................................................67B.1参数列表................................................................................................................67B.2参数详解................................................................................................................74附录C标准接线示例........................................................................................................90C.1单相交流200V（ProNet-02AEA-EC~ProNet-04AEA-EC&ProNet-04AEF-EC）...........90C.2三相交流200V（ProNet-08AEA-EC~ProNet-50AEA-EC）........................91C.3三相交流400V（ProNet-10DEA-EC~ProNet-70DEA-EC）.......................92C.4三相交流400V（ProNet-75DEA-EC~ProNet-1EDEA-EC）.......................93

EtherCAT使用手册11EtherCAT简介1.1何谓EtherCAT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。1.2EtherCAT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(LowVolt—ageDifferentialSignaling，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CANopenDriveProfile（CiA402）。除了兼容之前CANopenDS402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。1.4CoE技术术语下表中列出了EtherCAT和CANopen中所使用的术语。缩写描述APRD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APWR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APRW自动增物理读写单个从站ARMW自动增物理读和写多从站BRD广播读，读取所以联网从站的物理存储区域BRW广播写，写入所以联网从站的物理存储区域CiACANinAutomationCoECANopenoverEtherCAT

EtherCAT使用手册2缩写描述DCDistributeClock分布式时钟，使得所以从站获得相同的时间ECATEtherCATEEPROM电可擦除只读存储器ESCEtherCATSlaveController从站控制器ESMEtherCAT网络状态机ETGEtherCAT协议组织EtherCAT实时工业以太网标准FMMU现场总线存储管理单元INITEtherCAT状态机：初始化状态LRD读取根据逻辑地址选取的一个或多个从站存储空间LWR写入数据到根据逻辑地址选取的从站空间LRW读取或写入数据到根据逻辑地址选取的从站的存储空间OPEtherCAT状态机：操作状态OD对象字典PDO过程数据PREOPEtherCAT状态机：预操作状态RXPDO接受PDOSAFEOPEtherCAT状态机：安全操作状态SDO服务数据对象SyncManager同步管理器，控制对应用存储区的访问TXPDO发送PDO1.5数据类型下表中列出了手册中涉及的数据类型及其范围Code数据类型范围UINT8无符号8位参数0to255INT8有符号8位参数–128to+127UINT16无符号16位参数0to65535INT16有符号16位参数–32768to+32767UINT32无符号32位参数0to4294967295INT32有符号32位参数–2147483648to+2147483627STR字符串－

EtherCAT使用手册31.6通讯规格EtherCAT通讯适用的通讯标准IEC61158Type12,IEC61800-7CiA402DriveProfile物理层100BASE-TX(IEEE802.3)总线连接CN5(RJ45):EtherCATSignalINCN6(RJ45):EtherCATSignalOUT线缆5类双绞线SyncManagerSM0:输出邮箱,SM1:输入邮箱SM2:输出过程数据,SM3:输入过程数据FMMUFMMU0: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EtherCATCommands(DataLinkLayer)APRD,FPRD,BRD,LRD,APWR,FPWR,BWR,LWR,ARMW,FRMWNote:APRW,FPRW,BRW,LRWCommandsarenotsupported.PDO数据动态PDO映射Mailbox(CoE)紧急事件，SDO请求、响应，SDO信息注：不支持TxPDO/RxPDO与远程TxPDO/RxPDO分布式时钟（DC）Free-run，DC模式（可通过配置激活）支持的DC周期：250us－2msSII256bytes（只读）LED指示灯EtherCAT系统指示灯（SYS）×1EtherCAT运行指示灯（RUN）×1EtherCAT错误指示灯（ERR）×1CiA402DriveProfileHomingmodeProfilepositionmodeProfilevelocitymodeCyclicsynchronouspositionmode1.7模块结构图图1-1模块结构图

EtherCAT使用手册41.8LED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）说明状态描述熄灭长灭未通电或复位状态闪烁(黄)Boot模式长亮(绿)长亮模块内部程序初始化完成,运行正常RUNRUN指示灯用来指示EtherCAT的通讯状态。LED指示灯（绿）说明状态描述熄灭长灭初始化状态闪烁预操作状态双闪安全操作状态长亮长亮操作状态ERRERR指示灯用来指示EtherCAT通讯时出现的错误的状态。LED指示灯（红）说明状态描述熄灭长灭无异常闪烁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单闪同步异常，通讯数据异常双闪应用程序监控超时，SyncManager看门狗超时

EtherCAT使用手册5闪光环启动异常长亮长亮PDI监视超时LINK/ACT(RJ45COM1/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）说明状态描述熄灭长灭物理层上没有连接EtherCAT控制器没有启动闪光环从站进行数据交换长亮长亮链路层上有连接,但是没有数据交换

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