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运动控制卡/运动控制器的ZCAN总线ZMIO310扩展模块使用
深圳市正运动技术有限公司
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本节课程主要分为八个部分给大家讲解ZCAN扩展模块的使用,分别是:

一、ZMIO310系列扩展模块介绍

二、ZMIO310-CAN通讯模块的接线

三、ZMIO310-CAN通讯模块介绍及拨码开关设置

四、ZMIO310子模块接线参考

五、ZMIO310-CAN扩展模块功能验证

六、ZMIO310-CAN扩展模块模拟量量程修改

七、ZMIO扩展模块常见问题分析

八、ZMIO扩展模块相关指令说明

ZMC408CE硬件介绍

ZMC408CE是正运动推出的一款多轴高性能EtherCAT总线运动控制器,具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盘等通讯接口,ZMC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。

ZMC408CE支持8轴运动控制,最多可扩展至32轴,支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随等功能。

ZMC408CE支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。PC上位机API编程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE支持8轴运动控制,可采用脉冲轴(带编码器反馈)或EtherCAT总线轴,通用IO包含24路输入口和16路输出口,部分IO为高速IO,模拟量AD/DA各两路,EtherCAT最快125us的刷新周期。

ZMC408CE支持8个通道的硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出,还支持8通道PWM输出,对应的输出口为OUT0-7,支持8个通道同时触发硬件比较输出。

01 ZMIO310系列扩展模块

ZMIO310系列扩展模块是立式总线扩展模块,可支持EtherCAT和CAN两种总线方式扩展数字量IO、模拟量AD和DA。

当控制器本体的IO、AD和DA等资源不够时,可以通过耦合器模块(ECAT、CAN通讯模块)搭配其他扩展子模块进行扩展; 子模块包含数字量输入口DI、数字量输出口DO、模拟量输入口AD、模拟量输出口DA模块。

ZMIO310-CAN通讯模块最多可扩展16个子模块(支持混合扩展),其中可扩展的DI、DO、AD和DA子模块最大数量分别为6个、6个、3个、3个;实际数量还要根据各模块功耗进行限定。 例如:扩展6个DO、6个DI和3个AD后就只能再扩展1个DA。

耦合器和子模块分类如下:

今天主要介绍ZMIO310-CAN搭配子模块的使用,与控制器连接的系统框图如下:

02 ZMIO310-CAN通讯模块的接线

1、 CAN总线上连接了多个ZMIO310-CAN通讯模块时,将全部CAN模块的CANL和CANH端分别接到一起(CANL接CANL、CANH接CANH)。

2、在CAN总线最两端接口各并接一个120欧的终端电阻,匹配电路阻抗,保证通讯稳定性。即控制器端需要在CANL和CANH之间并联接入一个120欧电阻,还有最后一个ZMIO310-CAN通讯模块的拨码开关第八位拨为ON(表示在最后ZMIO310-CAN通讯模块的CANL与CANH端口之间并联接入一个120欧姆的电阻)。

3、通讯线推荐使用双绞屏蔽线,屏蔽层需可靠接地。

4、要保证控制器的主电源的公共端和ZMIO310-CAN通讯模块的电源的公共端接到一起(俗称“共零”),以防止CAN芯片烧坏;

5、此扩展模块采用双电源供电,即耦合器模块(ZMIO310-CAN通讯模块)采用一个电源,扩展子模块采用另一个电源(在电源功率足够的情况下,子模块可使用同一个电源供电,但不可与耦合器模块使用同一个电源)。

6、布线还要注意强电和弱电布线要拉开距离,建议20cm以上。

03 ZMIO310-CAN通讯模块介绍及拨码开关设置

8个拨码开关的含义如下

1、拨码1-4:4位拨码开关用于ZMIO310-CAN扩展模块IO口等起始地址的映射,4位二进制位组合值对应值范围0-15; 组合值=( 拨码4)×8+(拨码3)×4+(拨码2)×2+(拨码1)。  

控制器根据ZMIO310-CAN通讯模块的拨码地址来设定对应扩展模块的IO起始地址及AD与DA的起始地址。模拟量AD起始IO映射编号从8开始,按8的倍数递增。模拟量DA起始 IO 映射编号从4开始,按4的倍数递增。

不同拨码ID对应模拟量AD/DA 编号分配情况如下表。

2、拨码5-6:CAN通讯速度,组合值对应值范围0-3,可选四种不同的速度,一般CAN通讯速度默认即可,干扰严重可以降低CAN的通讯速度,同时需要通过控制器端通过CANIO_ADDRESS指令来修改控制器端(主端)的CAN通讯速度与ZMIO310-CAN通讯模块一致才可以正常通讯。

速度组合值=(拨码6)×2+(拨码5)×1,组合值范围 0-3。

对应的通讯速度如下表所示。

3、拨码7:特殊功能预留。

4、拨码8:120欧电阻,拨ON表示CANL和CANH间并联接入一个120欧电阻,连接了多个ZMIO310-CAN通讯模块时只需要把最后一个ZMIO310-CAN通讯模块的第8位拨为ON即可。

#注意:

拨码开关要注意设置,可能出厂的时候拨码开关全部处于ON的状态。

拨码开关必须在上电之前拨好,上电后重新拨码无效,需再次上电才生效,还有ZMIO310-CAN通讯模块连接扩展子模块,也不支持热插拔。

拨码开关的设置

1、CAN地址拨码,要求整个控制系统的IO编号不得重复,控制器端本地IO地址的范围可以通过RTSys软件点击【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】查看相关信息。

上图是ZMC432控制器的本地数字量IO与模拟量IO的分布情况,针对扩展数字量IO的ZMIO310-CAN扩展模块。 我们需要要求ZMIO310-CAN扩展模块的IO起始地址要大于输入口编号的最大值29,同时大于输出口编号的最大值17,查数字量IO组合值对照表得ZMIO310-CAN通讯模块的地址拨码的组合值要大于等于1。

2、CAN通讯速度:一般使用默认速度即可,都拨到OFF。

3、特殊功能预留,一般拨到OFF。

4、最后一个ZMIO310-CAN通讯模块第8位要拨到ON。

04 ZMIO310子模块接线参考

ZMIO310-16DI数字量输入子模块接线参考

1、输入端口NPN型接线参考:

12 输入端口NPN型接线参考.png

2、输入端口PNP型接线参考:

13 输入端口PNP型接线参考.png

ZMIO310-16DO/DOP数字量输出子模块接线参考

1、输出端口NPN型接线参考:

14 输出端口NPN型接线参考.png

2、输出端口PNP型接线参考:

15 输出端口PNP型接线参考.png

ZMIO310-4AD模拟量输入子模块接线参考

1、电压输入端口接线示意图:

16 电压输入端口接线示意图.png

2、电流输入端口接线示意图:

17 电流输入端口接线示意图.png

ZMIO310-4DA模拟量输出子模块接线参考

1、电压输出端口接线示意图:

18 电压输出端口接线示意图.png

2、电流输出端口接线示意图:

19 电流输出端口接线示意图.png

05 ZMIO310-CAN扩展模块功能验证

1、 断电重启后,观察ZMIO310-CAN通讯模块的ERR灯是否熄灭,扩展模块如果和主端控制器正常通讯上的话,ZMIO310-CAN通讯模块的灯应该是POW[亮]、RUN[亮]、ERR[灭]。

20.png

2、 通过RTSys软件点击【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】可查看到ZMIO310-CAN扩展模块的IO起始编号等信息。

21.png

3、ZMIO310-CAN扩展模块IO口监控。

RTSys软件点击【工具】→【输入口/输出口】→【IO选择】,即可监控对应IO口的IO信息。

22.png

4、ZMIO310-CAN扩展模块模拟量的监控。

RTSys软件点击【工具】→【AD/DA】,即可监控对应的模拟量输入输出口的相关信息。

ZMIO310的模拟量输入输出子模块是16位的,所以扩展模块的最大刻度值要手动选择65535,模拟量输入口悬空是会显示一定的数值, 这是芯片固有特性,通常无需特别关注。若对此较为敏感,可考虑接入模拟量的地以观察效果。

23.png

06 ZMIO310-CAN扩展模块模拟量量程修改

ZMIO310-CAN通讯模块可以读写模拟量的量程,具体指令如下:

写:CANIO_INFO(canid,17, moduleid)=量程类型编号

读:?CANIO_INFO(canid,17, moduleid)

参数说明:

canid: 扩展模块的拨码ID(既拨码1-4的组合值)。

moduleid: 从耦合器后面接的第一个扩展子模块算起, 子模块地址按接入耦合器的顺序,从0依次编号。

ZMIO310的模拟量输入输出有以下模式可以选择,量程类型如下:

24.png

通过RTSys软件在线命令下发即可设置,同时通过RTSys软件的在线命令也可以查询当前子模块的模拟量量程信息。

25.png

07 ZMIO扩展模块常见问题分析

1、 CAN扩展模块的POW[亮]、RUN[亮]、ERR[亮]和控制器通讯不上,RTSys软件在【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】界面也看不到扩展模块的信息。

A.参考第二节的接线内容,排查接线是否正常,通过万用表排查导线是否良好会不会有接触不良的情况,导线是否使用双绞屏蔽线,屏蔽层可靠接地,扩展板是否使用双电源供电。

B. 控制器端是否接120欧电阻,最后面一个扩展模块拨码开关8是否拨到ON。

C. 拨码开关是否设置正确,没有和本体及其他扩展模块有IO地址的冲突。

D. 是否存在干扰源,把控制器和扩展模块的所有IO端子及轴接口等其他接线端子排都拔下来,其他无关的设备先断电,然后断电重启看看是否可以通讯上。

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通讯的波特率和扩展模块是否一致。

26.png

F.考虑硬件是否烧坏,替换控制器及扩展模块测试查看。

2、 扩展模块有一些IO响应正常,有一些IO响应异常。

通过RTSys软件点击【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】可查看到各个ZCAN扩展模块的IO编号范围是否有冲突。存在IO冲突的话可通过前四位拨码开关重新设置拨码值,重新上电重启。

3、扩展模块的模拟量输出值读取不到。

A.检查DA模块的电源正极(E+24V)和电源负极(EGND)有连接,给子模块供电。接线参考四章节的ZMIO310-4DA模拟量输出子模块接线图。

B.可以通过RTSys软件在线命令栏发送"?CANIO_INFO"读取当前模拟量子模块的模式或量程是否满足测试需求,如不满足可通过CANIO_INFO指令修改模拟量子模块的模式或量程。

08 ZMIO扩展模块相关指令说明

1、 CANIO_ADDRESS -- CAN 通讯设置
27.png

2、 CANIO_INFO  -- CAN扩展板信息
28.png

3、 CANIO_ENABLE -- CAN使能
29.png

本次,正运动技术运动控制卡/运动控制器的ZCAN总线ZMIO310扩展模块的使用 ,就分享到这里。

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正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发,是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才,在坚持自主创新的同时,积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究,是国内工控领域发展最快的企业之一,也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有:运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等等。

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