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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(guò)控制器端訪問(wèn)，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(jiǎn)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(kāi)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(wèn)。
IO地址編號(hào)通過(guò)總線指令NODE_IO來(lái)設(shè)置，控制器上程序只需通過(guò)IO編號(hào)就可以訪問(wèn)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(hào)，綁定完成通過(guò)BASE或AXIS指令指定軸號(hào)。
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(wú)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(hào)，無(wú)需軸映射相關(guān)操作。
02 接口說(shuō)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(jí)模塊，“EtherCAT OUT”連接下一級(jí)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(hào)才能通過(guò)控制器端操作，輸入口參數(shù)參見(jiàn)下表。
輸入口參數(shù)說(shuō)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(hào)才能通過(guò)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(jiàn)下表。
輸入口參數(shù)說(shuō)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(hào)，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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)操作。
告警輸入、位置到位信號(hào)、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(qǐng)勿連接到開(kāi)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(hào)，并且遵從總線上的驅(qū)動(dòng)器編號(hào)規(guī)則。
驅(qū)動(dòng)器的使能信號(hào)為脈沖接口內(nèi)的通用輸出口，直接通過(guò)主控制器的OP指令來(lái)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(wú)法直接控制對(duì)應(yīng)的輸出口來(lái)使能。
注意：軸擴(kuò)展模塊的使用個(gè)數(shù)不是無(wú)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(guò)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(hào)時(shí)注意避開(kāi)本地脈沖軸，若本地脈沖軸使用了16個(gè)，默認(rèn)對(duì)應(yīng)軸號(hào)0-15，則擴(kuò)展軸上的AXIS0-3（對(duì)應(yīng)下圖中驅(qū)動(dòng)器編號(hào)0-3）分別手動(dòng)映射為軸號(hào)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(guò)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(hào)概念如下：總線相關(guān)指令參數(shù)會(huì)用到如下編號(hào)。
（1）槽位號(hào)(slot)
槽位號(hào)是指控制器上總線接口的編號(hào)，EtherCAT總線槽位號(hào)為0。
（2）設(shè)備號(hào)(node)
設(shè)備號(hào)是指一個(gè)槽位上連接的所有設(shè)備的編號(hào)，從0開(kāi)始，按設(shè)備在總線上的連接順序自動(dòng)編號(hào)，可以通過(guò)“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(hào)
控制器會(huì)自動(dòng)識(shí)別出槽位上的驅(qū)動(dòng)器，編號(hào)從0開(kāi)始，按驅(qū)動(dòng)器在總線上的連接順序自動(dòng)編號(hào)。
驅(qū)動(dòng)器編號(hào)與設(shè)備號(hào)不同，只給槽位上的驅(qū)動(dòng)器設(shè)備編號(hào)，其他設(shè)備忽略，映射軸號(hào)時(shí)將會(huì)用到驅(qū)動(dòng)器編號(hào)。
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(guò)IO編號(hào)就可以訪問(wèn)到擴(kuò)展模塊上的資源，EtherCAT總線擴(kuò)展模塊IO編號(hào)通過(guò)總線指令NODE_IO來(lái)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(hào)(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(hào)重合，二者將同時(shí)起作用，所以IO映射的映射的編號(hào)在整個(gè)控制系統(tǒng)中均不得重復(fù)。
IO映射語(yǔ)法：
NODE_IO(slot,node)=iobase
slot：槽位號(hào)，0-缺省
node：設(shè)備編號(hào)，編號(hào)從0開(kāi)始
iobase：映射IO起始編號(hào)，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(yǔ)法配置后，擴(kuò)展模塊上的通用輸入口IN0-15對(duì)應(yīng)的IO編號(hào)依次為32-47，軸接口內(nèi)的通用輸入口編號(hào)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(hào)依次為32-39，軸接口內(nèi)的通用輸出口編號(hào)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(hào)，軸映射也需要注意整個(gè)系統(tǒng)的軸號(hào)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(yǔ)法相同。
軸映射語(yǔ)法：
AXIS_ADDRESS(軸號(hào))=(槽位號(hào)<<16)+驅(qū)動(dòng)器編號(hào)+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(guò)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(jiàn)下節(jié)），初始化過(guò)程中識(shí)別EIO擴(kuò)展模塊的設(shè)備編號(hào)和連接的驅(qū)動(dòng)器編號(hào)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器編號(hào)操作軸映射，根據(jù)設(shè)備號(hào)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(hào)使能驅(qū)動(dòng)器，由于擴(kuò)展模塊映射的起始編號(hào)是32，這里的AXIS 0-AXIS 3口內(nèi)的使能信號(hào)對(duì)應(yīng)通用輸出口編號(hào)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(hào)范圍。
例如設(shè)置起始編號(hào)為32，該擴(kuò)展模塊上的輸入編號(hào)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(hào)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(méi)有使用都需要使用NODE_IO指令映射EIO16084的輸入輸出編號(hào)。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(guò)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(hào)指向-1，表示不映射，需要接入限位開(kāi)關(guān)時(shí)再去修改FWD_IN和REV_IN。
EIO16084擴(kuò)展模塊設(shè)置：
通過(guò)SDO指令讀寫(xiě)數(shù)據(jù)字典設(shè)置，只開(kāi)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(guò)數(shù)據(jù)字典6011h設(shè)置，（參考下表的參數(shù)，按軸號(hào)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(yǔ)法：
SDO_READ (槽位號(hào), 設(shè)備編號(hào), 數(shù)據(jù)字典編號(hào), 數(shù)據(jù)字典子編號(hào), 數(shù)據(jù)類型, 讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)TABLE位置)
SDO_READ_AXIS (軸號(hào), 數(shù)據(jù)字典編號(hào), 數(shù)據(jù)字典子編號(hào), 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(xiě)入語(yǔ)法：
SDO_WRITE (槽位號(hào), 設(shè)備編號(hào), 數(shù)據(jù)字典編號(hào), 數(shù)據(jù)字典子編號(hào), 數(shù)據(jù)類型, 寫(xiě)入數(shù)據(jù)值)
SDO_WRITE_AXIS (軸號(hào), 數(shù)據(jù)字典編號(hào), 數(shù)據(jù)字典子編號(hào), 數(shù)據(jù)類型, 寫(xiě)入數(shù)據(jù)值)
數(shù)據(jù)字典讀寫(xiě)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(guò)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(lái)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(méi)有使用控制器的本地脈沖軸接口�？偩�上的驅(qū)動(dòng)設(shè)備映射軸號(hào)可以從6開(kāi)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(hào)6-9，EtherCAT總線驅(qū)動(dòng)器映射為軸號(hào)10，EIO16084擴(kuò)展模塊的IO編號(hào)起始為32。
注意：映射的軸號(hào)和IO編號(hào)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(hào)。
在沒(méi)有IO設(shè)備的情況下，我們可以通過(guò)OUT和IN端口直接相連判斷IO的響應(yīng)情況，如下圖，測(cè)試EIO擴(kuò)展模塊的IO配置，將EIO的OUT2(映射編號(hào)34)端子連接到EIO的IN8（映射編號(hào)40）上，操作OP(34)可見(jiàn)輸入口40收到信號(hào)。
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(guò)手動(dòng)運(yùn)動(dòng)窗口，快速檢測(cè)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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正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來(lái)自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國(guó)內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺(jué)控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺(jué)定位等等。
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