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MX500系列智能控制器
发布时间:2023-05-30 19:49:52
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EtherCAT总线运动控制器应用进阶一 - 知乎
EtherCAT总线运动控制器应用进阶一 - 知乎切换模式写文章登录/注册EtherCAT总线运动控制器应用进阶一正运动技术做最好用的运动控制 — www.zmotion.com.cn视频教程:01 准备工作 一、材料准备 1.硬件 A.ZMC432控制器一台,带EtherCAT总线接口。 B.松下EtherCAT伺服驱动器+电机一套 C.电脑一台。 D.带屏蔽层网线两根。 E.24V直流电源一个。 F.接线端子与连接线若干。 2.软件 A.ZDevelop V3.10版本控制器编程软件。 从正运动官网http://www.zmotion.com.cn下载压缩包,解压后直接运行应用程序,无需安装。 B.松下伺服驱动器上位机调试软件。 从松下官网下载后安装。 二、硬件接线1.控制器接线 控制器接口的用途参见下图。 A.主电源:将控制器主电源接线端子上的E+24V端子接入24V直流电源正极,将EGND端子接入24V直流电源负极。 B.以太网EtherNET端口接线:使用一根网线将控制器的EtherNET端口与电脑的以太网口相连。 C.伺服驱动器与控制器接线:使用一根网线将控制器的EtherCAT总线端口与伺服驱动器的X2A或X2B口相连。 注意伺服驱动器的EtherCAT接口有两个,有些驱动器这两个口可以随意接,有些分为EtherCAT IN和EtherCAT OUT,IN口接上一级设备,OUT口接下一级设备,二者不能混用,要注意连接顺序。 多轴控制时伺服驱动器的EtherCAT OUT口再连接下一级驱动设备的EtherCAT IN口,依此类推。2.驱动器接线 伺服驱动器与电机和编码器的接线参见驱动器手册,将驱动器接入220V市电。 02 控制器与电脑连接 控制器与电脑可以通过串口或网口连接,下面以网口连接例展开说明。 一、网口通讯操作方法 先将控制器与电脑用网线连接好,接通控制器的电源,再打开ZDevelop编程软件,点击菜单栏“控制器”→“连接”,打开“连接到控制器”窗口。 通过“连接到控制器”窗口,可以快速查看本机IP,对比控制器与电脑是否处于同一网段。 IP地址列表下拉选择时,会自动查找当前局域网可用的控制器IP地址(控制器上电POWER灯和RUN灯亮的时候就能查找到该控制器的IP地址)。 同一个网络有多个控制器的时候,IP的下拉列表若没有显示目标控制器的IP地址,可以采取IP扫描来查看当前所有可用的控制器IP地址,扫描完成之后确定关闭此窗口,重新在IP下拉列表选择。 选择正确的IP地址,点击连接之后,编程软件与控制器连接成功,在线命令与输出窗口打印信息提示。 控制器出厂的缺省IP地址为192.168.0.11,“连接到控制器”窗口能显示出本机IP地址,请注意设置有线网卡与无线网卡各自的IP。电脑需要设置IP地址与控制器IP处于同一网段才能连接,即四段的前三段要相同,最后一段不同才能通讯。 若控制器与电脑不处于同一网段,则需要修改控制器或电脑其中之一的IP地址,使二者处于同一网段。 修改控制器IP地址需要先使用串口连接控制器,获取控制器IP地址,然后修改本机IP或控制器IP使二者处于同一网段。 二、修改控制器IP地址 先使用串口连接控制器,获取控制器IP地址,再修改控制器IP地址。 方法一:可以通过菜单栏“控制器”→“修改IP地址”窗口直接修改控制器IP地址。 方法二:通过IP_ADDRESS指令发送在线命令修改。 指令发送修改成功之后自动断开连接,在线命令打印控制器连接错误信息,通过网口连接选择新IP地址192.168.0.23再次连接控制器,IP地址修改成功后永久有效。 三、修改本机IP地址 以WIN10为例,在开始菜单里打开控制面板,打开“网络和Internet”。 再打开“网络与共享中心”。 点击“以太网”。 在“以太网状态”窗口点击“属性”,打开“以太网属性”窗口,找到Internet协议版本4(TCP/IPv4)打开,就能看到本机IP地址修改窗口,勾选“使用下面的IP地址”,在IP地址输入栏里修改IP,将本机IP改为和控制器IP处于同一网段,修改完成点击“确认”即可成功修改IP。 再次打开“连接到控制器”窗口尝试连接到控制器。 03 DPOS与MPOS的区别 DPOS为用户定义的目标位置,即控制器发出的指令位置,单位是UNITS,该值的大小等于控制器实际发送脉冲数,除以脉冲当量得出。 写DPOS会自动转换为DEFPOS绝对坐标位置偏移,不会移动电机。 MPOS为用户单位的轴测量位置,也称为实际位置,单位是UNITS。该值是由编码器测量得出的轴实际位置,接在伺服电机上的编码器用于测量电机的转角与转速,MPOS的值正常情况下会跟随DPOS值,该值的大小等于编码器测得实际脉冲数,除以脉冲当量得出。没有编码器的场合,轴的MPOS值自动复制DPOS的值。 写MPOS会自动转换为DEFPOS绝对坐标位置偏移。 部分电机有一定跟随误差的(DPOS-MPOS),这个和机械和电机本身刚性都有关系,机械越好,电机越好,调的刚性越足,则跟随误差越小,但跟随误差永远存在,不可能消除,并且在实时变化,实际应用中尽量把机械刚性和电机刚性提高,让跟随误差尽量减小,速度尽量平滑,使得MPOS更准确。 另外SPEED为控制器给定速度,MSPEED为编码器的实际测量反馈速度。 如下图,轴类型ATYPE=65,EtherCAT周期位置模式,带编码器反馈,故脉冲信号输出与编码器反馈信号均在轴0上,此时MPOS为真,跟随DPOS。 ATYPE=4或65或50模式时,轴号上均带编码器反馈。 OFFPOS指令相对偏移修改所有的坐标,不会对已运行/进入缓冲区的运动产生影响。 DEFPOS指令设置当前轴位置为一个新的绝对位置值,不会对已运行/进入缓冲区的运动产生影响。示例: BASE(0,1) '选择轴0,轴1 DPOS=100,100 '设置当前位置为100,100 ?DPOS(0),DPOS(1) '打印确认,当前位置为100,100 OFFPOS=10,20 '多次调用OFFPOS相对位置 OFFPOS=10,20 ?DPOS(0),DPOS(1) '此时当前位置变为120,140 DEFPOS(10,20) '设置当前位置为10,20 ?DPOS(0),DPOS(1) '当前位置为10,20 04 EtherCAT伺服驱动器参数设置 一、电子齿轮比的应用 伺服电机电子齿轮比就是伺服对接收到的控制器脉冲频率进行放大或者缩小,其中一个参数为分子,一个为分母。分子与分母比值为大于1就是放大,比值小于1就是缩小,比值等于1时电机接受脉冲数等于控制器发出脉冲数。 计算公式:电机接收的实际脉冲数=控制器发送脉冲数*电子齿轮比 例如:控制器发出脉冲10000个,电子齿轮比分子设为1,分母设为2,电子齿轮比为0.5,那么伺服实际运行按照5000个脉冲来进行。控制器发出脉冲10000个,电子齿轮比分子设为2,分母设为1,电子齿轮比为2,那么伺服实际运行按照20000个脉冲来进行。 松下驱动器电子齿轮的比值在1000-1/1000的范围内有效。 电子齿轮比通过数据字典6091h的子字典01h和02h的比值设定。6091h-01h设置电子齿轮比的分子,6091h-02h设置电子齿轮比的分母。 数据字典6092h的子字典01h用以设定电机旋转一圈所需脉冲数,一般根据编码器的分辨率设置,6092h的子字典02h的值默认为1。 电子齿轮比等驱动器的相关参数修改,可以通过驱动器软件直接修改,或使用SDO指令读写对应的数据字典进行配置。1.驱动器软件修改电子齿轮比 修改驱动器参数先连接驱动器,可选USB线或WLAN连接驱动器,使用USB线连接电脑与驱动器端的X1端口,给驱动器上电,打开松下驱动器软件PANATERM,弹出“选择与驱动器通信”窗口,选择与驱动器通过USB连接后,自动获取到驱动器信息显示在窗口内,点击OK连接成功,就能对驱动器进行设置。 点击菜单栏“显示”→“对象编辑器”,打开如下窗口,找到需要设置的数据字典,在“Setting Value”一栏直接修改数据字典的内容。 修改完成将参数传送给驱动器,并写入驱动器的EEPROM,驱动器再次上电后参数生效。 图中电子齿轮比=1:1,电机旋转一圈脉冲数10000。2.SDO指令修改电子齿轮比 SDO指令包含数据字典读取SDO_READ、SDO_READ_AXIS和数据字典写入SDO_WRITE、SDO_WRITE_AXIS。 数据字典读取语法: SDO_READ (槽位号, 设备编号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 读取数据存储TABLE位置) SDO_READ_AXIS (轴号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 读取数据存储TABLE位置) 数据字典写入语法: SDO_WRITE (槽位号, 设备编号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 写入数据值) SDO_WRITE_AXIS (轴号, 数据字典编号, 数据字典子编号, 数据类型, 写入数据值) 示例: SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,1,7,1) '电子齿轮比分子设为1 SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,2,7,1) '电子齿轮比分母设为1 SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6092,1,7,10000) '电机一圈脉冲数设为10000 SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$1010,1,7,$65766173) '写EPPROM(写EPPROM后驱动器需要重新上电) 使用指令更改完成后,查看驱动器参数如下: 二、读取多圈编码器值 驱动器有多圈绝对值编码器时,可使用ENCORDE指令读取编码器硬件寄存器原始值,就是多圈绝对值,此参数为只读类型。只有配置为需要使用编码器的ATYPE时才可以读取。 驱动器重新启动之后将ENCORDE值清零。 ?*ENCODER '打印各轴编码器值,驱动器上电初始值为0 ?ENCODER(0) '打印单轴编码器值 ?ENCODER AXIS(0) '打印单轴编码器值 如下图,使用EtherCAT驱动器,带编码器反馈,控制轴0持续正向运动MOVE(500),此时发送的总脉冲数=UNITS*DPOS=100*500=50000。 ENCORDE指令读取驱动器的多圈绝对值编码器的值,等于编码器检测到的接受脉冲总数50000。 此时将DPOS和MPOS改变,ENCORDE的值不会发生变化,因为改坐标电机不会运动,编码器接收脉冲数没有改变。 因为读取的是多圈绝对值,负方向运动ENCORDE值减小,正向运动ENCORDE值增大。 松下驱动器软件可对绝对式编码器设定。 通过参数Pr0.15设置。 Pr0.15参数选择说明:三个设定值说明如下,上方例子为默认值1,作为增量编码器使用。 三、驱动器IO操作 驱动器IN输入的读取,OP的输出 通过DRIVE_IO指令映射驱动器对象字典中60FDh驱动器IO输入、60FEh驱动器IO输出的起始IO编号。 驱动器在映射IO信号之后,可根据编号对驱动器的IO信号进行控制,IO信号输出可用OP指令控制。 Bit位的值设为1表示ON,为0表示OFF。 驱动器IO映射示例:映射正负限位信号 要设置正确的DRIVE_PROFILEE或者PDO后才可以正常映射输入,也就是说DRIVE_PROFILE驱动器PDO配置模式包含60FDh和60FEh这两个数据字典。 DRIVE_PROFILE(iAxis) = 5 '设定对应的带IO映射的PDO模式 DRIVE_IO(iAxis) = i_IoNum '设定IO起始编号 REV_IN(iAxis) = i_IoNum '负限位应60FD BIT0 FWD_IN(iAxis) = i_IoNum + 1 '正限位先对应60FD BIT1 DATUM_IN(iAxis) = i_IoNum + 2 '原点信号对应60FD BIT2 INVERT_IN(i_IoNum,ON) '特殊信号有效电平反转 INVERT_IN(i_IoNum + 1,ON) INVERT_IN(i_IoNum + 2,ON) 驱动器IO输出: DRIVE_PROFILE(iAxis) = 5 '设定对应的带IO映射的PDO模式 DRIVE_IO(iAxis) = i_IoNum '设定IO起始编号 OP(i_IoNum,ON) '打开驱动器的第一个OUT口 可在驱动器的“参数”窗口,找到参数分类4,操作驱动器的IO信号,如下图。 四、驱动器回零 EtherCAT总线可使用控制器提供的回零方式DATUM(mode),mode模式值选择查看ZBasic编程手册的DATUM指令。EtherCAT总线也可以使用驱动器本身的回零模式。 驱动器本身回零使用DATUM(21,mode2)指令,mode2模式值要查驱动器手册数据字典6098h回零模式,如下图所示,mode2填入对应Value值,mode2缺省值为0,也是驱动器回零模式,注意此时的原点限位等信号要接在驱动器上,所以要使用驱动器回零时需要对驱动器的IO进行映射。示例: 初始化完成后再运行驱动器回零程序,按上一节的示例,将驱动器的限位信号和原点信号映射到控制器的IO上,再运行以下回零程序。 BASE(iAxis) '按驱动器轴号逐个回零 AXIS_STOPREASON = 0 SPEED = 100 '回零速度 CREEP = 10 '反找速度 ACCEL = 1000 DATUM(21,2) '驱动器回零模式value=2 WAIT IDLE IF AXIS_STOPREASON = 0 THEN ?"回零成功" ELSE ?"回零失败","停止原因:",AXIS_STOPREASON,"状态字0X",HEX(DRIVE_STATUS) ENDIF 五、力矩的实时读取 当PDO包含数据字典6071h(目标力矩)时,ATYPE可设置为67,周期力矩模式,此时使用DAC指令控制电机以设置值的力矩运行,DAC值范围0-1000,对应0-100%的DAC的值,比如DAC=10,此时电机力矩=1%的力矩值。 力矩控制时DAC单位为千分之一,等于1000时表示100%力矩,此时的值等于数据字典6072h(设定最大转矩)的值。 注意速度模式和力矩模式切换时,先将DAC=0后,再修改ATYPE,防止出现事故。 SDO读取数据字典6071h的值为目标力矩的大小,即当前发送的DAC的大小,没有发送DAC指令时,6071h的值为0。一般当前力矩6071h的取值范围是0-6072h的设定值。 例如:ATYPE=67力矩模式 DAC=40 SDO_READ(0,0,$6071,0,3,0)'读取轴0的目标力矩,TABLE(0)的值变为40 驱动器力矩的读取可以在配置的DRIVE_PROFILE包含数据字典6077h的情况下,使用DRIVE_TORQUE指令读取当前轴的力矩,或使用SDO_READ指令直接读取数据字典6077h的值获取当前力矩,与目标转矩的值之间可能存在波动,读取的是实时值的大小。示例: ?DRIVE_TORQUE(0) '打印轴0的力矩 数据字典6077h用于读取当前力矩的值,示例: SDO_READ(Bus_Slot,iNode,$6077,0,3,0)'读取当前力矩保存到TABLE(0) 六、转矩限制的应用 转矩控制用于印刷机、绕线机、注塑机等场合,使用EtherCAT总线时,电机输出的转矩与DAC指令输入的值成正比。 为了保护机台,可对输出转矩进行限制,电机的最大转矩使用6072h设置,出厂默认值10。 转矩控制时,电机转矩输出受DAC指令控制,但不对电机速度进行控制,因此轻载时,可能发生超速现象,为了保护机械,必须对速度进行限制。 数据字典6072h用于设置电机的最大转矩,6072h的值设为1000表示额定转矩的100%;设为500,表示额定转矩的50%。在EtherCAT的几种不同的模式下均支持,例如在位置模式下可以设置最大允许的力矩,使用MOVE等运动指令控制电机运行,此时电机速度按照SPEED参数运动,若目标位置设置的更大,这样碰到阻碍物后,速度受到限制,只能发出来设定的最大力矩。SDO指令读取示例: SDO_READ(0,0,$6072,0,3,0) '读取数据保存到TABLE(0),值为5000 七、电机极性设置 电机极性(旋转方向)通过数据字典607Eh设定,有8个bit值可设定,如下图,极性不反转的时候,将607Eh的bit7-5均设为0;极性反转的时候,将607Eh的bit7-4均设为1;其余位bit4-0均设为0。 设置方法:将607Eh的值设为224时,符号有反转,给正方向指令,电机旋转方向为CW(顺时针);将607Eh的值设为0时,符号无反转,给正方向指令,电机旋转方向为CCW(逆时针);电机旋转方向规定参见下图。设置示例: 使用驱动器软件或SDO指令操作数据字典607Eh。 SDO_READ(Bus_Slot,iNode,$607E,0,5,0) '读取极性保存到TABLE(0) SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$607E,0,5,$E0) '极性设置 驱动器软件设置:可查看或修改设定值,值为224时,给正向运动参数,电机顺时针旋转。 八、驱动器其他参数设置 驱动器的出厂设置一般没有反转IO电平,会导致驱动器限位报警,出现限位报警之后,要根据驱动器手册设置限位电平反转。比如松下伺服要将Pr4.01、Pr4.02的参数分别设置为010101h(65793)、020202h(131586)。IO输入出厂默认值(下图显示十进制): 可在驱动器软件上直接修改Pr4.01、Pr4.02的值,也可以通过SDO_write指令设置数据字典3401h和3402h设置正负限位的电平。SDO指令设置正负限位的示例: SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$3401,0,4,$10101)'正限位电平,出厂值$818181 SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$3402,0,4,$20202)'负限位电平,出厂值$828282 修改后的值,可查看数据字典的值,或查看参数分类。 其他参数的设置均可在“对象编辑器”窗口或“参数”窗口直接修改,修改完成保存到EEPROM,驱动器重新上电生效。 《EtherCAT总线运动控制器应用进阶一》就讲到这里。更多学习视频及图文详解请关注我们的公众号“正运动小助手”。 本文由正运动技术原创,欢迎大家转载,共同学习,一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有,如有转载请注明文章来源。编辑于 2021-01-22 11:11Ethernet上位机运动控制赞同 9添加评论分享喜欢收藏申请
一文看懂EtherCAT总线控制 - 知乎
一文看懂EtherCAT总线控制 - 知乎首发于华山经验切换模式写文章登录/注册一文看懂EtherCAT总线控制华山自控编程粉丝好礼!关注送入门教程大家好,我是华山自控编程的朱老师。今天给大家介绍一种前沿的运动控制技术——EtherCAT总线控制。作为近年来非常受欢迎的一种运动控制方式, 那么EtherCAT总线控制究竟有哪些优势呢?我主要列举以下三点:传输速度特别快。在以太网控制协议中,EtherCAT总线控制协议是传输速度最快的。设备集成与拓展非常方便。所有支持EtherCAT总线控制的驱动器,IO模块等设备都可以纳入到EtherCAT总线控制的系统中。接线简化,成本降低。EtherCAT总线控制给我们的接线带来极大的方便,使得我们的接线工作大为简化。只需要一根网线从EtherCAT总线控制卡连接到驱动器和IO模块等设备上,外围的IO输入输出等接线都直接接在驱动器上或者是接在总线模块IO模块上,这样就大大降低我们的接线成本。下面,我将介绍EtherCAT总线控制系统的配置、接线和编程方式。首先我们看一下EtherCAT的系统配置(如上图所示)。以固高的EtherCAT总线控制卡为例,它可以连接伺服驱动器、步进驱动器及其他支持EtherCAT总线控制的设备。这种拓展方式非常方便,只需要一根网线连接到EtherCAT总线控制卡即可。同时,Glink总线可以用来控制数字量和模拟量的输入输出,比如电磁阀、指示灯等。下图是我们的EtherCAT控制系统的一个实际接线,只需要将网线从EtherCAT控制卡的接口连接到EtherCAT驱动器即可。驱动器可以连接到下一个驱动器,同时驱动器连接到我们的伺服电机和编码器。我们的专用IO信号可以连接在总线驱动器上的IO端口,包括原点信号、限位信号等。总线驱动器可以就地连接我们的电机平台,总线IO模块也可以就近连接电磁阀,传感器等,从而大大简化了接线,有利于设备的不断拓展。EtherCAT控制卡的编程方式大体上与通用控制卡相似,初始化控制卡,原点获取,专用IO信号读取 等方面稍有区别,熟悉通用控制卡编程的话,入手总线控制卡编程也就不难了。EtherCAT总线控制作为一种高性能、高可靠性的运动控制方式,越来越受到工业自动化领域的重视。对于想要深入了解控制系统技术的工程师来说,掌握EtherCAT总线控制技术是非常有必要的。希望这篇文章能够帮助你了解EtherCAT总线控制的基础知识,如果你对此有更深入的问题,欢迎在下方评论区提问, 需要EtherCAT总线控制相关资料的同学,请留言并关注我。发布于 2023-03-20 14:35・IP 属地广东EtherCAT 总线驱动器PLC电气自动化赞同 4添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录华山经验专注解决电气工程师发展瓶颈,零基础学习上位
EtherCAT运动控制器在ROS上的应用(下) - 知乎
EtherCAT运动控制器在ROS上的应用(下) - 知乎切换模式写文章登录/注册EtherCAT运动控制器在ROS上的应用(下)正运动技术做最好用的运动控制 — www.zmotion.com.cn本篇文章我们主要介绍正运动技术动态链接库环境配置以及EtherCAT运动控制器在ROS下的单轴运动。在正式学习之前,我们先了解一下正运动技术的EtherCAT运动控制器ZMC432和ZMC408CE。这两款产品分别是32轴,8轴EtherCAT运动控制器。ZMC432功能简介ZMC432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。ZMC432最多可支持32轴运动控制,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。ZMC432支持32轴脉冲输入与编码器反馈,通用IO包含24路输入口和12个输出口;2路AD,2路DA;其中特定输出口支持高速PWM控制。ZMC432通过EtherCAT和CAN总线进行硬件资源扩展,可扩展至4096路输入和4096路输出。ZMC408CE功能简介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。ZMC408CE可灵活进行硬件资源扩展,通过CAN或EtherCAT总线可扩展至4096个输入和4096个输出。→ZMC432,ZMC408CE均使用同一套API函数,均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言,支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台,支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。上节课程中,我们介绍了ROS应用背景和Ubuntu18.04安装ROS Melodic详细过程,并且通过ROS编程案例“消息发布和订阅”来详细说明正运动技术EtherCAT运动控制器ROS的应用开发。详情点击→EtherCAT运动控制器在ROS上的应用(上)。01 配置正运动技术动态链接库环境1.添加动态链接库在程序包目录zmotion(catkin_ws/src/zmotion/)下新建文件夹lib,存放动态链接库libzmotion.so。在CMakeLists.txt中添加第三方库路径(build下):link_directories(
lib
${catkin_LIB_DIRS}
)并在CMakeLists.txt文件中链接动态链接库(调用链接库时文件名去掉lib和.so):target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES} zmotion)2.添加库函数zmcaux.cpp、zmotion.h、zmcaux.h添加zmcaux.cpp文件到catkin_ws/src/zmotion/src目录下:添加头文件zmotion.h、zmcaux.h到catkin_ws/src/zmotion/include/ zmotion目录下:并在CMakeLists.txt中添加这三个库文件:add_executable(talker
src/talker.cpp
src/zmcaux.cpp
include/zmotion/zmotion.h
include/zmotion/zmcaux.h
)修改头文件引用,如下图所示(要填include文件的相对地址,zmotion为程序包名):#include "zmotion/zmotion.h"
#include "zmotion/zmcaux.h"02 正运动控制器在ROS下的单轴运动talker节点实现轴0的运动,并将其位置实时发送给listener节点,修改talker.cpp如下:1.添加句柄和头文件#include "zmotion/zmotion.h"
#include "zmotion/zmcaux.h"
ZMC_HANDLE g_handle=NULL;2.通过EtherNET链接运动控制器ZMC_LinuxLibInit();
//以太网(Ethernet)链接
char ipaddr[16] = {"192.168.0.11"};
int x =ZAux_OpenEth(ipaddr,&g_handle); //***ZMC
ROS_INFO("以太网链接控制器:%d",x);//返回0则连接成功3.实现单轴运动ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, 0, 200); //设置轴0运动速度为200units/s
ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, 0, 2000); //设置轴0加速度为2000units/s/s
ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, 0, 2000); //设置轴0减速度为2000units/s/s
ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, 0, 100); //设置轴0 S曲线时间100ms
ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, 0, 300); //轴0 相对与当前位置运动100 units4.将实时位置发送给listener节点float piValue;
while (ros::ok())
{
std_msgs::Float64 msg;
ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, 0, & piValue);//获取时候
msg.data = piValue;
//输出,用来替代prinf/cout
ROS_INFO("Position is: %f", msg.data);
chatter_pub.publish(msg);
ros::spinOnce();
//休眠,来使发布频率为10Hz
loop_rate.sleep();
}5.编译cd ~/catkin_ws/
catkin_make6.运行程序//打开一个新终端
roscore
//打开另一个新终端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion talker
//打开另一个新终端
cd ~/catkin_ws/
rosrun zmotion listener运行效果如下,实时输出位置:此外,我们在上位机上的示波器上可以看见,轴0做S曲线运动:本次,正运动技术EtherCAT运动控制器在ROS上的应用(下),就分享到这里。更多精彩内容请关注“正运动小助手”公众号,需要相关开发环境与例程代码,请咨询正运动技术销售工程师。本文由正运动技术原创,欢迎大家转载,共同学习,一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有,如有转载请注明文章来源。编辑于 2024-03-13 15:00・IP 属地广东机器人操作平台 (ROS)运动控制机器人控制赞同添加评论分享喜欢收藏申请
基于ARM+FPGA低成本高实时Ethercat运动控制器解决方案-CSDN博客
>基于ARM+FPGA低成本高实时Ethercat运动控制器解决方案-CSDN博客
基于ARM+FPGA低成本高实时Ethercat运动控制器解决方案
最新推荐文章于 2024-01-05 18:05:11 发布
深圳信迈科技DSP+ARM+FPGA
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ETHERCAT运动控制器
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运动控制器作为数控系统的核心部件,在高端机器人、数控机床、工业自动化等领
域得到了广泛的应用。
本文以实际工程应用为背景,以研制高效、高可靠性、功能丰富的运动控制器为目标,对运动控制器及运动控制算法进行了研究与分析,对于实现高速、高效、高精度的 运动控制具有重要的理论意义和实际应用价值。
基于
ARM+FPGA
的硬件架构,提出了硬件设计的总体方案。设计了运动控制器的 硬件电路及主控制板和扩展板,搭建了三维运动控制平台。 提出了运动控制器软件设计的总体方案,基于 MODBUS
协议,设计了串口通信程 序;设计了动态链表,将上位机(触摸屏)的运动控制信息,存储到外部的 EEPROM
, 为实际操作提供了方便。基于 Verilog HDL
硬件描述语言设计了
ARM
与
FPGA
的通信 模块和加减速模块;设计了 HMI
控制界面,实现了人机交互。
分析了传统逐点比较法平面直线和圆弧插补的基本原理及实现过程,并利用 MATLAB 进行了仿真验证。研究了改进后的逐点比较法平面直线和圆弧的插补,通过 仿真对比可知,改进后的插补算法具有更高的插补效率;研究了利用逐点比较法实现空 间直线插补的具体步骤。对一种空间圆弧插补算法进行了分析,仿真结果表明,该算法 使得插补点均位于圆弧上,不存在累积误差。
阐述了梯形以及
S
曲线加减速算法的实现过程,在分析步进电机矩频特性和加减速 特性的基础上,对步进电机加减速曲线的离散方法及速度数据表的建立方法进行了研究。
最后,对运动控制器的性能及算法进行了测试,结果表明,本文设计开发的运动控 制器功能和性能良好。该运动控制器已经应用于点胶机等自动化设备的控制领域,具备 良好的应用前景。
目前,以嵌入式处理器为基础开发的数控系统主流架构形式有如下几种
[38,39]
:
(
1
)
ARM+DSP
的架构:通过
DSP
的强大浮点计算能力来分担
ARM
数据处理的
任务,系统实时性得到了保证,但是对电机数以及开关量数量的控制有限。
(2)
ARM +FPGA/CPLD
的架构:这种形式接口处理能力得到了有效的扩展,但是
插补算法及其他运算都由
ARM
来承担,如果
ARM
数据计算能力不足,控制系统的精
度和实时性都会受到影响。
(3)
ARM +DSP+FPGA/CPLD
的架构:这种形式能充分利用
ARM
的数据处理能
力和
DSP
以及
FPGA
实时计算、接口处理能力,但是结构复杂,不利于维护和开发。
通过以上分析,考虑到系统实时性要求、数据处理要求和实际应用的需要,本课题
研究的运动控制器硬件系统采用
ARM+FPGA
的架构形式。采用
ARM
为主控制芯片,
主要完成插补算法、人机交互、数据存储等控制,辅助芯片
FPGA
则完成各轴脉冲并行
输出、输出控制(如通过继电器控制开关动作)、加减速控制、原点位置的检测、通讯
模块的处理,差分输入信号的处理等功能,运动控制器的结构框图如
2-1
所示。
考虑到控制系统的实时性和灵活性的要求,选用
ST
公司生产的
STM32F407
为主控
芯片。
对于
FPGA
芯片的选择,首先得考虑到引脚资源以及接口电平是否和
STM32F407
相匹配,同时平台开发的成本、手册资料是否齐备等问题也是需要考虑的重要部分。综
合多项因素,本文所述运动控制器选用的
FPGA
芯片为
Altera
公司的
EP2C8Q208C8N。
FPGA
除了与
STM32F407
进行通信外,还需要对步进电机及输入输出信号进行控
制,但是
FPGA
的驱动能力非常有限,并不能直接用于步进电机驱动器等的控制,需要
将电平进行转化,才能实现相应的功能;本文设计的扩展板包括
4
路脉冲输出电路、
20
路输入输出隔离电路。
2-15
主控板实物图
Ethercat部分待补充。
欢迎技术交流,获取更多资源。v: 13670212541
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基于ARM+FPGA低成本高实时Ethercat运动控制器解决方案
运动控制器作为数控系统的核心部件,在高端机器人、数控机床、工业自动化等领 域得到了广泛的应用。 本文以实际工程应用为背景,以研制高效、高可靠性、功能丰富的运动控制器为目标,对运动控制器及运动控制算法进行了研究与分析,对于实现高速、高效、高精度的 运动控制具有重要的理论意义和实际应用价值。 基于 ARM+FPGA 的硬件架构,提出了硬件设计的总体方案。设计了运动控制器的 硬件电路及主控制板和扩展板,搭建了三维运动控制平台。 提出了运动控制器软件设计的总体方案,基于 MODBUS 协议,设计了串口通
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392
同时,为了提高数据处理的效率,我们采用了多路DMA技术,在数据传输过程中,通过多条DMA通道同时传输数据,减少了数据传输的等待时间。为了满足高性能和高可靠性的需求,许多主站的实现采用了FPGA技术。同时,我们还实现了从站配置信息的读取和设置功能,可以通过主站对从站进行灵活的配置,以适应不同场景下的需求。通过参数设置端口,依次将各个伺服设置成模式6,再依次发送控制字31,再依次去读取状态字,如果读到某个轴的状态字是回零完成,就将该轴的控制字写回15,并然后通过参数设置接口将其模式设置为8。
花了三年时间开发的四轴运动控制卡,可以替代mcx314运动控制IC
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2876
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ARM+FPGA多通道信号采集与处理模块开发方案
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YEYUANGEN的专栏
01-05
429
开发一套多通道光电信号采集与处理模块,实现对64通道传感信号采集、处理与存储功能。主要包括数据采集与处理电路,系统控制软件,信号处理算法实现及数据存储。其中包括8通道ADC,每一路ADC采样数据对应8路传感信号,共采集64路传感信号,处理芯片分别对64路传感信号进行实时信号处理并存储至硬盘。信号处理流程:8通道AD采集(采样率典型为80MHz)——预处理产生典型采样率数百kHz(典型值400kHz)的64路原始信号——64路原始信号实时计算处理——存储至硬盘及通过网络发送至外部设备。
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本来不想写博客的,但是为了给自己更大的动力,把每天学到的东西融会贯通,还是决定坚持写博客吧!
一、先来一张实际图片
二、Arria 10
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三、Arria 10的资源
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基于FPGA的DDR3多端口读写存储管理系统设计
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每天新产品 时刻新体验专业薄膜开关打样工厂,12小时加急出...
FPGA(ALTERA)实现柔性运动控制系统内含用Verilog HDL实现的FUZZY_PID/PID(模糊pid)算法
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建立了FUZZY_PID的模糊规则表,经仿真验证其兼顾快速性能和抗干扰性能。就稳定性而言,FUZZY_PID能够保证在8%输出幅值干扰作用下维持输出在0.15%的扰动误差带,相较于传统PID稳定于0.8%的扰动误差带,FUZZY_PID降低了81.25%的扰动误差。在同一个8%的输出幅值的干扰作用下,FUZZY_PID的控制超调量维持在5.34%以内,相较于传统PID维持在13.37%内而言降低了60%的超调量。同时就快速性而言,FUZZY_PID相较于传统PID的400ms,缩短了25%的响应时间。
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3954
SDRAM芯片需要配合专门的控制电路使用才能发挥功能,这一节我们将一步步分析,使用Verilog搭建一个SDRAM驱动控制器。
基于ARM处理器的EtherCAT 通信开发平台 -电路方案
04-23
描述
EtherCAT 是开放的实时以太网络通讯协议,最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研发。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准,同时,它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步,可选线缆冗余,和功能性安全协议(SIL3)。
该开发平台面向 EtherCAT 从属设备通信,使设计人员能够在多个工业自动化设备中实施实时 EtherCAT 通信标准。它可以实现具有极少外部组件和一流低功耗性能的低占用空间设计。
特性
经 EtherCAT Technology Group (ETG) 测试符合 EtherCAT 标准
可免费成为 ETG 成员,享有免费 ETG EtherCAT 堆栈。与其他第三方 EtherCAT 堆栈兼容。
TI 提供的免费板级支持包和工业软件开发套件
支持与同一硬件进行其他工业通信(例如,PROFIBUS、Profinet、以太网/IP 等)
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器,从而实现对步进电机的位置和速度控制;通过修改定时器值实现梯形加减速轨迹,使步进电机运行具有较好加减速性能;另 外,由于STM32F103芯片具有高速定时器,可以通过配置定时器输出和插补运算相结合方法,实现对多轴 (多个电机)的控制;
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Microchip 以太网开关和 EtherCAT 控制设计解决方案.rar-综合文档
04-27
Microchip 以太网开关和 EtherCAT 工业控制器及MAC PHY控制设计解决方案.rar
ethercat从站控制器fpga实现
07-30
EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一种用于实时控制的工业以太网通讯协议。EtherCAT网络由一个主站(Master)和多个从站(Slave)组成,从站可以是各种各样的控制器,其中包括FPGA实现的从站控制器。
FPGA(Field Programmable Gate Array)是一种可编程的逻辑芯片,可以通过配置其内部的逻辑元件和互连资源,实现各种不同的数字电路功能。FPGA作为EtherCAT从站控制器的实现方案,具有以下特点和优势:
1. 可编程性:FPGA具有灵活的可编程性,可以根据应用需求定制化实现EtherCAT从站控制器的功能。使用硬件描述语言(例如VHDL或Verilog),可以编写控制器的逻辑代码,并通过FPGA配置工具将代码加载到FPGA芯片中。
2. 实时性:FPGA具有并行处理能力和高速时钟频率,能够实现快速的数据处理和实时的通信。通过与EtherCAT硬件接口的连接,FPGA能够实时接收和发送数据,满足实时控制的需求。
3. 低延迟:FPGA的并行处理能力和硬件级别的优化设计,使得EtherCAT从站控制器的响应延迟非常低。这对于实时性要求高的控制应用非常重要。
4. 高可靠性:FPGA芯片具有高度集成的特点,能够减少外部元件和连接线的数量,降低系统故障的风险。此外,FPGA还可以使用冗余设计来增加系统的可靠性和容错能力。
5. 灵活扩展性:FPGA芯片具有较强的扩展性,可以根据需要连接外部接口和设备,实现更丰富的功能和更大的系统规模。
总之,使用FPGA实现EtherCAT从站控制器可以提供灵活、高效、实时和可靠的控制解决方案。FPGA的可编程特性和硬件级别的优化设计,使得EtherCAT从站控制器能够满足不同工业控制应用的需求。
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