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快速入門丨篇七：如何進行運動控制器ZCAN總線擴展模塊的使用？

時間：2020-11-26 09:39:09來源：正運動技術

導語：?

　　之前正運動技術與大家分享了，運動控制器的固件升級、ZBasic程序開發、ZPLC程序開發、與觸摸屏通訊和輸入/輸出IO的應用以及運動控制器數據與存儲的應用等。

　　今天，我們來講解一下正運動技術運動控制器ZCAN總線擴展模塊的使用。

　　教學視頻：《視頻教程：如何進行運動控制器ZCAN總線擴展模塊的使用？》

　　1、材料準備與控制器接線參考材料準備：

　　1)電腦1臺，安裝ZDevelop3.01以上版本軟件。

　　2)控制器1個。

　　3)24V直流電源2個(主電源，IO電源)。

　　4)總線驅動器+電機(或步進驅動器+電機)若干。

　　5)控制器接線端子若干。

　　6)網線若干。

　　7)連接線若干。

　　8)不同類型擴展模塊多個(擴展模塊接線參考參見下文)。

　　控制器擴展模塊接線參考

　　2、擴展模塊的作用

　　當控制器自身的軸資源、IO資源不夠用時，可采用擴展模塊來擴展，可以擴展脈沖軸、數字量輸入輸出、模擬量輸入輸出這三種類型。只有帶脈沖軸接口的擴展模塊才支持擴展脈沖軸數，總線軸不可擴展。

　　擴展模塊按連接方式可分為ZCAN總線擴展模塊和EtherCAT擴展模塊兩類。

　　按產品系列劃分，可分為ZCAN擴展模塊，EtherCAT擴展模塊、ZMIO300擴展模塊三大類。

　　IO數字量擴展：ZMC控制器4系列及以上的型號IO點數可擴展至4096點。

　　AIO模擬量擴展：ZMC控制器4系列及以上的型號AIO點數可擴展至520點。

　　ZCAN總線軸擴展：擴展4個脈沖軸，不建議使用過多軸擴展板，可選用支持脈沖軸數較多的控制器型號。

　　控制器可擴展的IO點數可在硬件手冊或“命令與輸出”窗口輸入?*max打印查看。

　　3、ZCAN總線擴展模塊分類

　　ZCAN總線擴展模塊包含兩個系列：可分為ZCAN擴展模塊、ZMIO300-CAN擴展模塊。

　　ZCAN擴展模塊有多種型號，例如ZIO1616MT可擴展16點輸入/16點輸出(NPN)，

　　ZIO1616M-PNP為16點輸入/16點輸出(PNP)。

　　ZIO1616MT

　　ZMIO300-CAN擴展模塊為立式組合模塊，可擴展數字量IO和模擬量，配置如下圖：

　　ZMIO300-CAN+16DO+16DI+4DA+4AD

　　4、ZCAN擴展模塊

　　ZCAN擴展模塊使用CAN總線擴展，帶軸號的擴展板建議使用2個，不帶軸號的擴展板可以接多個，ZCAN擴展模塊可選型號如下，一個ZIO擴展模塊上可帶16個輸入和32個輸出點數，單個擴展模塊支持擴展2個脈沖軸。

　　擴展模塊數字量IO接口默認支持NPN型，ZIO1616-PNP為PNP型。

　　擴展的模擬量輸入輸出默認0-10V電壓型，分辨率為12bit。

　　ZCAN擴展模塊使用接線：

　　CAN總線上連接了多個CAN通訊模塊時，全部CAN通訊模塊的CANL和CANH端口分別接到一起，將最后一個CAN通模塊的撥碼開關第八位撥為ON(表示CANL與CANH端口之間接入一個120歐姆的電阻)，其他模塊的第八位撥碼開關無需操作。

　　 CAN通訊必須保證對應GND相連，或是控制器主電源和擴展模塊主電源用同一個電源，防止擴展模塊燒壞。

　　ZIO系列擴展模塊均采用雙電源供電，主電源和IO單電源使用兩個電源分別供電。

　　ZAIO模擬量擴展模塊采用單電源供電，只需要主電源，IO不需要單獨供電。

　　ZCAN擴展接線參考如下：

　　采用的模塊：ZMC432+ZIO1608+ZAIO0802。

　　CAN擴展時建議使用雙絞屏蔽線，屏蔽層接地。

　　5、ZMIO300-CAN擴展模塊

　　ZMIO300-CAN擴展模塊可搭配子模塊如下表：

　　模擬量精度為16位，有NPN和PNP兩種輸入方式可選，數字量輸入輸出口帶信號狀態指示燈。

　　ZMIO300-16DO/ZMIO300-16DOP數字量輸出需要單獨供電。

　　擴展的模擬量輸入輸出默認0-10V電壓型，分辨率為16bit。

　　ZMIO300-CAN擴展模塊使用接線：

　　ZMIO300-CAN擴展模塊接線參考如下，與ZCAN擴展模塊接線方法相同。

　　八位撥碼開關與CAN總線端子定義與功能相同。

　　 CAN通訊必須保證對應GND相連，或是控制器主電源和擴展模塊主電源用同一個電源，防止擴展模塊燒壞。

　　6、ZCAN擴展IO映射

　　擴展的資源必須映射到控制器本地資源才可使用。

　　不同的CAN擴展模塊，IO映射、軸映射方法相同。

　　IO映射采用擴展模塊上自帶的撥碼開關設置，軸映射采用AXIS_ADDRESS指令映射軸號。

　　撥碼開關意義：

　　ZCAN擴展模塊一般帶8位撥碼開關，撥ON生效，如圖所示:

　　撥碼含義如下：

　　1-4：4位CAN ID用于ZCAN擴展模塊IO地址映射，對應值0-15。

　　5-6：CAN通訊速度，對應值0-3，可選四種不同的速度。

　　7：預留。

　　8：120歐姆電阻，撥ON表示CANL和CANH之間接入了120歐電阻。

　　撥碼1-4選擇CAN地址，控制器根據CAN撥碼地址來設定對應擴展模塊的IO的編號范圍，不同地址對應數字量IO編號分配情況如下表：

　　撥碼每位OFF時對應值0，ON時對應值1，

　　地址組合值=撥碼4×8+撥碼3×4+撥碼2×2+撥碼1。

　　數字量起始IO映射編號從16開始，按16的倍數遞增。

　　撥碼開關必須在上電之前撥好，上電后重新撥碼無效，需再次上電才生效。

　　撥碼1-4選擇CAN地址，不同地址對應模擬量IO編號分配情況如下表：

　　模擬量AD起始IO映射編號從8開始，按8的倍數遞增。

　　模擬量DA起始IO映射編號從4開始，按4的倍數遞增。

　　ZCAN通訊速度設置

　　撥碼5-6選擇CAN通訊速度，組合值范圍0-3，對應是速度如下表：

　　速度組合值=撥碼5×2+撥碼6×1。

　　控制器端通過CANIO_ADDRESS指令設置CAN通訊速度，同樣也是有四種速度參數可供選擇，需要與組合值對應的擴展模塊的通訊速度一致才可以互相通訊。

　　CANIO_ADDRESS指令還可以設置CAN通訊的主從端，缺省值32，做主端。

　　CAN通訊配置情況可在“控制器狀態”窗口查看。

　　IO映射和撥碼開關設置注意事項：

　　擴展模塊撥碼開關根據當前已包含IO點數的IN和OP最大者(外部IO接口數+脈沖軸內的IO接口數)。

　　如控制器本身包含28個IN，16個OP，那么第一個擴展模塊設置的起始地址應超過最大值28，按IO映射規則應將撥碼設置為組合值1(二進制組合值0001，從右往左對應撥碼1-4，此時撥碼1置ON，其他置OFF)，此時擴展模塊上的IO編號為32-47，其中，29-31空缺出來的IO編號舍去不用。

　　后續的擴展模塊則依次按IO點數繼續確認撥碼設置。

　　當控制器或擴展模塊的IO編號范圍重復時，只有一個有效。建議重新設置撥碼使整個控制系統的IO編號均不重復。

　　7、ZCAN總線擴展軸映射

　　CAN總線擴展方式擴展脈沖軸時，可選ZIO16082，擴展兩個脈沖軸。

　　擴展軸需要進行軸映射操作，采用AXIS_ADDRESS指令映射，操作方法如下：

　　AXIS_ADDRESS(軸號)=(32*0)+ID '擴展板的本地軸接口0

　　AXIS_ADDRESS(軸號)=(32*1)+ID '擴展板的本地軸接口1

　　ID為擴展板1-4位地址撥碼的組合值。

　　映射完成設置ATYPE等軸參數后就可以使用擴展軸，示例：

　　ATYPE(6)=0 '設為虛擬軸

　　AXIS_ADDRESS (6)=2+(32*1)'軸6映射到ZCAN擴展模塊ID為2的軸號1

　　ATYPE(6)=8 'ZCAN擴展軸類型，脈沖方向方式步進或伺服

　　UNITS(6)=100 '脈沖當量100

　　SPEED(6)=100 '速度100uits/s

　　ACCEL(6)=1000 '加速度1000units/s^2

　　MOVE(100) AXIS(6) '擴展軸運動100units

　　8、ZCAN擴展模塊參考配置

　　配置一：ZIO系列

　　控制模塊配置：1個ZMC432+1個 ZIO1632+1個 ZIO16082+1個 ZAIO0802

　　接線完成，正確設置撥碼開關，使用ZDevelop軟件連接上控制器，打開“控制器”-“控制器狀態”窗口，查看ZCAN節點信息，可以看到CAN總線連接的全部設備的信息。

　　ZIO1632的CAN ID設置為1，擴展的數字量輸入IO編號為32-47共16個，擴展的數字量輸出IO編號為32-63共32個。

　　ZIO16082的CAN ID設置為3，擴展的數字量輸入IO編號為64-79共16個，擴展的數字量輸出IO編號為64-71共8個，除此之外還帶兩個脈沖軸。

　　ZAIO0802的CAN ID設置為4，擴展的模擬量輸入AD編號為40-47共8個，擴展的模擬量輸出DA編號為20-21共2個。

　　配置二：ZMIO300系列

　　控制模塊配置：1個ZMC432+1個 ZMIO300-CAN通訊模塊+4個ZMIO300-16DI輸入+2個 ZMIO300-16DO輸出+2個 ZMIO300-4AD+2個 ZMIO300-4DA

　　使用ZDevelop軟件連接上控制器，打開“控制器”-“控制器狀態”窗口，查看ZCAN節點信息，可以看到CAN總線連接的全部設備的信息。

　　擴展模塊CAN ID設置為1，擴展的數字量輸入IO編號為32-95共64個，擴展的數字量輸出IO編號為32-63共32個，擴展的模擬量輸入AD編號為16-23共8個，擴展的模擬量輸出DA編號為8-15共8個。

　　9、ZCAN擴展連接狀態查看

　　判斷CAN擴展板是否連接成功的方法有2種：

　　1)連接上控制器后，打開“控制器狀態”窗口，查看ZCAN節點信息里是否有擴展板信息。

　　示例：

　　IF CANIO_STATUS(1) =0 THEN '判斷CAN擴展模塊的連接狀態

　　PRINT"擴展模塊1沒有連接好"

　　ENDIF

　　2)使用CANIO_STATUS指令判斷CAN擴展模塊是否接好。
示例：

　　?*CANIO_STATUS '輸出所有CAN擴展模塊的狀態

　　10、ZCAN擴展模塊演示例程

　　例程控制模塊配置：1個ZMC432+1個 ZIO1632+1個 ZIO16082+1個 ZAIO0802，接線參考圖：


 RAPIDSTOP(
 2)
 WAIT IDLE 

 CANIO_ENABLE = ON
 '打開CAN主端功能，缺省為ON
 CANIO_ADDRESS = 32        '設置主端，缺省為主端，CAN波特率
 500KBPS，對應速度撥碼組合值
 0
 'CANIO_ADDRESS = 32+ 256 '設置主端，CAN波特率為
 250KBPS，對應速度撥碼組合值
 1
 'CANIO_ADDRESS = 32+ 512 '設置主端，CAN波特率為
 125KBPS，對應速度撥碼組合值
 2
 'CANIO_ADDRESS = 32+ 768 '設置主端，CAN波特率為
 1MBPS，對應速度撥碼組合值
 3 

 delay(
 300)                
 '延時300ms
         
 '判斷擴展板的連接狀態
 'CanID 1   ZIO1632   in(32)~in(47),op(32)~op(63)
 'CanID
 3   ZIO16082  in(
 64)~in(
 79),op(
 64)~op(
 71),axis*
 2
 'CanID 4   ZAIO0802  ain(40)~ain(47),aout(20)~aout(21)
        
 IF CANIO_STATUS(1)=1 AND CANIO_STATUS(3)=1 AND CANIO_STATUS(4)=1 THEN '判斷IO板的連接狀態
     
 PRINT      
 "擴展模塊連接成功"
 ELSE
 while
 1
 PRINT
 "擴展模塊連接失敗"
         delay(
 1000)
     wend     
 ENDIF 

 '擴展板 ZIO16082 軸號映射
 atype(6)=0 '設為虛擬軸
 atype(
 7)=
 0
 AXIS_ADDRESS(
 6)=(
 32*
 0)+
 3   
 'CANID為3，ZIO16082擴展板的本地軸接口0映射到軸6
 AXIS_ADDRESS(7)=(32*1)+3    'CANID為
 3，ZIO16082擴展板的本地軸接
 1映射到軸
 7
 '控制ZIO16082的2個軸
 BASE(6,7)               '選擇擴展軸軸號
 ATYPE=
 8,
 8
 UNITS=
 100,
 100
 '脈沖當量設置
 SPEED=100,100
 ACCEL=1000,1000
 DECEL=1000,1000
 DPOS=0,0
 MPOS=0,0
 TRIGGER '自動觸發示波器
 MOVE(
 100,
 100)            
 '兩軸直線插補
 MOVE_OP(40,ON) '控制ZIO1632的輸出
 MOVE_OP(
 64,ON)
 '控制ZIO16082的輸出
 AOUT(20) = 4095         '控制ZAIO0802的AOUT0輸出
 10V電壓