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1、INVT SV-DA100 EtherCAT 技术指南 INVT SVDA100 EtherCAT 技术指南技术指南 Version: V1.00 Date: September, 2014 INVT SV-DA100 EtherCAT 技术指南 2 / 29 V1.00 September, 2014 目 录目 录 1 硬件配置硬件配置 . 3 1.1 端子接线 3 1.2 驱动器接线 3 2 软件配置软件配置 . 4 2.1 EtherCAT 应用基本设置 4 2.2 EtherCAT 通信 . 4 2.3 支持的通信规格 8 3 CiA402 设备规约设备规约 . 9 3.1 CANop
2、en over EtherCAT(CoE)状态机 9 3.2 Profile Position Mode . 12 3.3 Cyclic Synchronous Position Mode 15 3.4 Homing Mode . 16 3.5 Profile Velocity Mode . 19 3.6 Cyclic Synchronous Velocity Mode 20 3.7 Cyclic Synchronous Torque Mode 21 3.8 Touch Probe Function . 22 4 对象字典对象字典 . 23 4.1 对象规格描述 23 4.2 Overview
3、 of Object Group 1000h 23 4.3 Overview of Object Group 6000h 23 4.4 Overview of Object Group 2000h 24 5 故障及诊断故障及诊断 . 25 5.1 EtherCAT 通信故障表及处理方法 25 5.2 SV-DA100 伺服故障表及故障码 25 6 参考文献参考文献 . 29 INVT SV-DA100 EtherCAT 技术指南 3 / 29 V1.00 September, 2014 1 硬件配置硬件配置 1.1 端子接线端子接线 SV-DA100 伺服驱动器的 EtherCAT 通信卡为外
4、接， 通信卡的正面示意图如下， CN7、 CN8 端子为 EtherCAT 的接线端子，其中 CN7 为输入端子，CN8 为输出端子。 EtherCAT 通信卡正面示意图 名称名称 功能含义功能含义 D1 EtherCAT 故障指示灯（红色） ： 亮：EtherCAT 通信离线； 灭：EtherCAT 通信在线且无故障； D2 CoE（CANopen over EtherCAT）状态指示灯 （绿色） ： 长灭(Off)：Init 状态; 闪烁(Blinking)慢速(slow)：Pre-OP 状态； 单次闪烁(Single flash)：Safe-OP 状态； 长亮(On)：OP（Operat
5、ional）状态。 CN7 EtherCAT 通信输入端口（IN） CN8 EtherCAT 通信输出端口（OUT） RJ45 插接件引脚分配表 引脚号引脚号信号名称信号名称 简称简称 信号方向信号方向 1 发送数据+ TD+ 输出 2 发送数据- TD- 输出 3 接收数据+ RD+ 输入 4 - NC* - 5 - NC - 6 接收数据- RD- 输入 7 - NC - 8 - NC - 外壳 保护用接地 FG - *:NC 为未使用。 1.2 驱动器接线驱动器接线 EtherCAT 网络通常由一个主站（IPC 或 CNC）以及多个从站（伺服驱动器或总线扩展端子）组成，每个 EtherC
6、AT 从站都有两个标准的以太网接口，接线示意如下图。 INVT SV-DA100 EtherCAT 技术指南 4 / 29 V1.00 September, 2014 2 软件配置软件配置 2.1 EtherCAT 应用基本设置应用基本设置 使用 SV-DA100 通用伺服驱动器进行 EtherCAT 应用之前，需要对以下三个参数进行配置： 1. 通过 LED 面板或 ServoPlorer 软件设置参数 P0.03控制模式选择为 8EtherCAT 模式； 2. 通过 LED 面板或 ServoPlorer 软件设置参数 P4.08EtherCAT 同步类型； （0:Free-Run；1:D
7、C Sync0） ； 3. 通过 LED 面板或 ServoPlorer 软件设置参数 P4.07EtherCAT 同步周期（0:250us；1:500us；2:1ms； 3:2ms） ； 注意注意： 1. 以上三个配置参数均为重启后生效重启后生效，修改后请重新上电或软复位驱动器。 2. 选择 Cyclic Synchronous Position Mode(8)时，EtherCAT 同步周期与 CNC 的插补周期相同； 2.2 EtherCAT 通信通信 2.2.1 CANopen over EtherCAT(CoE)参考模型参考模型 下图显示了在 DA100 驱动器内部，CANopen o
8、ver EtherCAT（CoE）的网络模型。 图 2-1 CoE 参考模型 EtherCAT（CoE）网络参考模型包括两部分：数据链路层和应用层。数据链路层主要负责 EtherCAT 通信协 议，应用层嵌入了 CANopen drive Profile（DS402）通信规约。CoE 中的对象字典包括了参数、应用数据以及 PDO 映射配置信息。 过程数据对象（PDO）由对象字典中能够进行 PDO 映射的对象构成，PDO 数据中的内容由 PDO 映射来定 义。PDO 数据的读取与写入是周期性的，不需要查找对象字典；而邮箱通信（SDO）是非周期性通信，在读写 时需要查找对象字典。 注：为了使 SD
9、O 与 PDO 数据能在 EtherCAT 数据链路层上得到正确解析，需要对 FMMU 和 Sync Manager （同步管理器）进行配置，如下表： Sync Manager Assignment(Fixed) Size Start Address(Fixed) Sync Manager 0 Assigned to Receive Mailbox 40 512Byte 0x1000 Sync Manager 1 Assigned to Transmit Mailbox 40 512Byte 0x1200 Sync Manager 2 Assigned to Receive PDO 1 128
10、Byte 0x1400 Sync Manager 3 Assigned to Transmit PDO 1 128Byte 0x1480 INVT SV-DA100 EtherCAT 技术指南 5 / 29 V1.00 September, 2014 FMMU 设置 FMMU Settings FMMU 0 Mapped to Receive PDO FMMU 1 Mapped to Transmit PDO FMMU 2 Mapped to Fill Status of Transmit Mailbox 2.2.2 EtherCAT 从站信息从站信息 EtherCAT 从站信息文件 （XML
11、 文件） 是用于主站读取， 用于构建主站与从站的组态。 XML 文件包含 EtherCAT 通信设置所必须的信息，INVT 为 DA100 驱动器提供”INVT_DA100_CoE.xml”文件。 2.2.3 EtherCAT 状态机状态机 EtherCAT 状态机用于描述从站应用的状态和状态改变。状态改变请求通常由主站发起，从站响应。具体状 态跳转方式如下图： 图 2-2 从站状态机示意图 表 2-2 状态说明 状态状态 描述描述 Init ? 不能邮箱通信 ? 不能 PDO 通信 Init ? PreOp ? 主站配置链路层地址和 SM 通道，启动邮箱通信 ? 主站初始化 DC 时钟同步
12、? 主站请求向 PreOp 状态转换 ? 主站设置 AL 控制寄存器 ? 从站确定邮箱是否正常初始化 PreOperation (PreOp) ? 邮箱通信被激活 ? 不能进行过程数据通信（PDO） PreOp ? SafeOp ? 主站为过程数据配置同步管理器（Sync Manager）通道及 FMMU 通道 ? 主站通过 SOD 配置 PDO 数据映射和 Sync Manager PDO 参数设置 ? 主站请求 SafeOp 状态转换 ? 从站检查负责 PDO 数据的 Sync Manager 配置是否正确，如果从站 发出启动同步请求，检查分布时钟的设置是否正确 SafeOperation
13、 (SafeOp) ? 从站应用程序将传送实际输入数据，不对输出进行操作 ? 输出被设置为“安全状态” SafeOp ? Op ? 主站发送有效的输出数据 ? 主站请求向 Op 状态转换 Operational (Op) ? 可以邮箱通信 ? 可以 PDO 通信 2.2.4 PDO 过程数据映射过程数据映射 EtherCAT 从站的过程数据由同步管理器通道对象组成，每个同步管理器通道对象描述了 EtherCAT 过程数 INVT SV-DA100 EtherCAT 技术指南 6 / 29 V1.00 September, 2014 据的一致性区域，并且包含多个过程数据对象。具备应用控制功能的
14、EtherCAT 从站应该支持 PDO 映射和 SM PDOs Assign objects 的读取。 PDO 映射： PDO 映射设计对象字典到 PDOs 的应用对象（实时过程数据）映射关系，对象字典内的索引 0x1600 和 0x1A00 分别存储 RxPDO 和 TxPDO 的映射表。下图为一个 PDO 映射的示例： 图 2-3 PDO 映射示例 PDO 分配： 为了实现 EtherCAT 通信的过程数据交互，需要将 PDOs 分配到 Sync Manager；由同步管理器 PDO 分配 对象（Sync Manager PDO Assign objects：0x1C12、0x1C13）来
15、建立 PDOs 和 Sync Manager 之间的联系。 下图为同步管理器 PDO 分配对象的设置示例： 图 2-4 PDO 分配示例 注意注意： PDO 映射对象（0x16000x1603、0x1A000x1A03）以及 SM PDO Assign 对象（0x1C12、0x1C13）在 Pre-Op 状态下进行写操作才会生效。 PDO 映射的操作步骤： 1. 停止 PDO 分配功能（将 0x1C12 和 0x1C13 的子索引 0 设置为 0） ； INVT SV-DA100 EtherCAT 技术指南 7 / 29 V1.00 September, 2014 2. 停止 PDO 映射功能
16、（将 0x16000x1603 和 0x1A000x1A03 的子索引 0 全部设置为 0） ； 3. 设置 PDO 映射对象（0x16000x1603 和 0x1A000x1A03）的映射入口； 4. 设置 PDO 映射对象（0x16000x1603 和 0x1A000x1A03）映射入口的数值； 5. 设置 PDO 分配对象（设置 0x1C12 和 0x1C13 的子索引 1） ； 6. 重新打开 PDO 分配功能（将 0x1C12 和 0x1C13 的子索引 0 设置为 1） 。 默认默认 PDO 映射映射(Position, Velocity, Torque, Torque limit, Touch probe)： RxPDO (0x1600) Controlword (0x6040) Target Position (0x607A) Target Velocity (0x60FF) Target Torque (0x6071) Max. Torque (0x6072) Mode of Oper
