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快速入门丨篇七:如何进行运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用?

  之前正运动技术与大家分享了,运动控制器的固件升级、ZBasic程序开发、ZPLC程序开发、与触摸屏通讯和输入/输出IO的应用以及运动控制器数据与存储的应用等。

  今天,我们来讲解一下正运动技术运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用。

  

  教学视频:视频教程:如何进行运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用?》

  

  1、材料准备与控制器接线参考 材料准备:

  

  1)电脑1台,安装ZDevelop3.01以上版本软件。

  2)控制器1个。

  3)24V直流电源2个(主电源,IO电源)。

  4)总线驱动器+电机(或步进驱动器+电机)若干。

  5)控制器接线端子若干。

  6)网线若干。

  7)连接线若干。

  8)不同类型扩展模块多个(扩展模块接线参考参见下文)。

  

  1.png

  

  控制器扩展模块接线参考

  

  2、扩展模块的作用

  

  当控制器自身的轴资源、IO资源不够用时,可采用扩展模块来扩展,可以扩展脉冲轴、数字量输入输出、模拟量输入输出这三种类型。只有带脉冲轴接口的扩展模块才支持扩展脉冲轴数,总线轴不可扩展。

  扩展模块按连接方式可分为ZCAN总线扩展模块和EtherCAT扩展模块两类。

  按产品系列划分,可分为ZCAN扩展模块,EtherCAT扩展模块、ZMIO300扩展模块三大类。

  IO数字量扩展:ZMC控制器4系列及以上的型号IO点数可扩展至4096点。

  AIO模拟量扩展:ZMC控制器4系列及以上的型号AIO点数可扩展至520点。

  ZCAN总线轴扩展:扩展4个脉冲轴,不建议使用过多轴扩展板,可选用支持脉冲轴数较多的控制器型号。

  控制器可扩展的IO点数可在硬件手册或“命令与输出”窗口输入?*max打印查看。

  

2.png

  

  3、ZCAN总线扩展模块分类

  

  ZCAN总线扩展模块包含两个系列:可分为ZCAN扩展模块、ZMIO300-CAN扩展模块。

  ZCAN扩展模块有多种型号,例如ZIO1616MT可扩展16点输入/16点输出(NPN),

  ZIO1616M-PNP为16点输入/16点输出(PNP)。

  

  3.png

  

  ZIO1616MT

  ZMIO300-CAN扩展模块为立式组合模块,可扩展数字量IO和模拟量,配置如下图:

  

  4.png

  

  ZMIO300-CAN+16DO+16DI+4DA+4AD

  

  4、ZCAN扩展模块

  

  ZCAN扩展模块使用CAN总线扩展,带轴号的扩展板建议使用2个,不带轴号的扩展板可以接多个,ZCAN扩展模块可选型号如下,一个ZIO扩展模块上可带16个输入和32个输出点数,单个扩展模块支持扩展2个脉冲轴。

  扩展模块数字量IO接口默认支持NPN型,ZIO1616-PNP为PNP型。

  扩展的模拟量输入输出默认0-10V电压型,分辨率为12bit。

  

  5.png

  

  ZCAN扩展模块使用接线:

  CAN总线上连接了多个CAN通讯模块时,全部CAN通讯模块的CANL和CANH端口分别接到一起,将最后一个CAN通模块的拨码开关第八位拨为ON(表示CANL与CANH端口之间接入一个120欧姆的电阻),其他模块的第八位拨码开关无需操作。

   CAN通讯必须保证对应GND相连,或是控制器主电源和扩展模块主电源用同一个电源,防止扩展模块烧坏。

  ZIO系列扩展模块均采用双电源供电,主电源和IO单电源使用两个电源分别供电。

  ZAIO模拟量扩展模块采用单电源供电,只需要主电源,IO不需要单独供电。

  

  6.png

  

  ZCAN扩展接线参考如下:

  采用的模块:ZMC432+ZIO1608+ZAIO0802。

  CAN扩展时建议使用双绞屏蔽线,屏蔽层接地。

  

  7.png

  

  5、ZMIO300-CAN扩展模块

  

  ZMIO300-CAN扩展模块可搭配子模块如下表:

  

  8.png

  

  模拟量精度为16位,有NPN和PNP两种输入方式可选,数字量输入输出口带信号状态指示灯。

  ZMIO300-16DO/ZMIO300-16DOP数字量输出需要单独供电。

  扩展的模拟量输入输出默认0-10V电压型,分辨率为16bit。

  ZMIO300-CAN扩展模块使用接线:

  ZMIO300-CAN扩展模块接线参考如下,与ZCAN扩展模块接线方法相同。

  八位拨码开关与CAN总线端子定义与功能相同。

   CAN通讯必须保证对应GND相连,或是控制器主电源和扩展模块主电源用同一个电源,防止扩展模块烧坏。

  

  9.png

  

  6、ZCAN扩展IO映射

  

  扩展的资源必须映射到控制器本地资源才可使用。

  不同的CAN扩展模块,IO映射、轴映射方法相同。

  IO映射采用扩展模块上自带的拨码开关设置,轴映射采用AXIS_ADDRESS指令映射轴号。

  拨码开关意义:

  ZCAN扩展模块一般带8位拨码开关,拨ON生效,如图所示:

  

  10.png

  

  拨码含义如下:

  1-4:4位CAN ID用于ZCAN扩展模块IO地址映射,对应值0-15。

  5-6:CAN通讯速度,对应值0-3,可选四种不同的速度。

  7:预留。

  8:120欧姆电阻,拨ON表示CANL和CANH之间接入了120欧电阻。

  拨码1-4选择CAN地址,控制器根据CAN拨码地址来设定对应扩展模块的IO的编号范围,不同地址对应数字量IO编号分配情况如下表:

  

  11.png

  

  拨码每位OFF时对应值0,ON时对应值1,

  地址组合值=拨码4×8+拨码3×4+拨码2×2+拨码1。

  数字量起始IO映射编号从16开始,按16的倍数递增。

  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。

  拨码1-4选择CAN地址,不同地址对应模拟量IO编号分配情况如下表:

  

  12.png

  

  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。

  ZCAN通讯速度设置

  拨码5-6选择CAN通讯速度,组合值范围0-3,对应是速度如下表:

  

  13.png

  

  速度组合值=拨码5×2+拨码6×1。

  控制器端通过CANIO_ADDRESS指令设置CAN通讯速度,同样也是有四种速度参数可供选择,需要与组合值对应的扩展模块的通讯速度一致才可以互相通讯。

  CANIO_ADDRESS指令还可以设置CAN通讯的主从端,缺省值32,做主端。

  CAN通讯配置情况可在“控制器状态”窗口查看。

  

  14.png

  

  IO映射和拨码开关设置注意事项:

  扩展模块拨码开关根据当前已包含IO点数的IN和OP最大者(外部IO接口数+脉冲轴内的IO接口数)。

  如控制器本身包含28个IN,16个OP,那么第一个扩展模块设置的起始地址应超过最大值28,按IO映射规则应将拨码设置为组合值1(二进制组合值0001,从右往左对应拨码1-4,此时拨码1置ON,其他置OFF),此时扩展模块上的IO编号为32-47,其中,29-31空缺出来的IO编号舍去不用。

  后续的扩展模块则依次按IO点数继续确认拨码设置。

   当控制器或扩展模块的IO编号范围重复时,只有一个有效。建议重新设置拨码使整个控制系统的IO编号均不重复。

  

  7、ZCAN总线扩展轴映射

  

  CAN总线扩展方式扩展脉冲轴时,可选ZIO16082,扩展两个脉冲轴。

  扩展轴需要进行轴映射操作,采用AXIS_ADDRESS指令映射,操作方法如下:

  AXIS_ADDRESS(轴号)=(32*0)+ID             '扩展板的本地轴接口0

  AXIS_ADDRESS(轴号)=(32*1)+ID             '扩展板的本地轴接口1

  ID为扩展板1-4位地址拨码的组合值。

  映射完成设置ATYPE等轴参数后就可以使用扩展轴,示例:

  ATYPE(6)=0                             '设为虚拟轴

  AXIS_ADDRESS (6)=2+(32*1)'轴6映射到ZCAN扩展模块ID为2的轴号1

  ATYPE(6)=8                 'ZCAN扩展轴类型,脉冲方向方式步进或伺服

  UNITS(6)=100                     '脉冲当量100

  SPEED(6)=100                     '速度100uits/s

  ACCEL(6)=1000                   '加速度1000units/s^2

  MOVE(100) AXIS(6)             '扩展轴运动100units

  

  8、ZCAN扩展模块参考配置

  

  配置一:ZIO系列

  控制模块配置:1个ZMC432+1个 ZIO1632+1个 ZIO16082+1个 ZAIO0802

  接线完成,正确设置拨码开关,使用ZDevelop软件连接上控制器,打开“控制器”-“控制器状态”窗口,查看ZCAN节点信息,可以看到CAN总线连接的全部设备的信息。

  ZIO1632的CAN ID设置为1,扩展的数字量输入IO编号为32-47共16个,扩展的数字量输出IO编号为32-63共32个。

  ZIO16082的CAN ID设置为3,扩展的数字量输入IO编号为64-79共16个,扩展的数字量输出IO编号为64-71共8个,除此之外还带两个脉冲轴。

  ZAIO0802的CAN ID设置为4,扩展的模拟量输入AD编号为40-47共8个,扩展的模拟量输出DA编号为20-21共2个。

  

  15.png

  

  配置二:ZMIO300系列

  

  控制模块配置:1个ZMC432+1个 ZMIO300-CAN通讯模块+4个ZMIO300-16DI输入+2个 ZMIO300-16DO输出+2个 ZMIO300-4AD+2个 ZMIO300-4DA

  使用ZDevelop软件连接上控制器,打开“控制器”-“控制器状态”窗口,查看ZCAN节点信息,可以看到CAN总线连接的全部设备的信息。

  扩展模块CAN ID设置为1,扩展的数字量输入IO编号为32-95共64个,扩展的数字量输出IO编号为32-63共32个,扩展的模拟量输入AD编号为16-23共8个,扩展的模拟量输出DA编号为8-15共8个。

  

  16.png

  

  9、ZCAN扩展连接状态查看

  

  判断CAN扩展板是否连接成功的方法有2种:

  1)连接上控制器后,打开“控制器状态”窗口,查看ZCAN节点信息里是否有扩展板信息。

  示例:

  IF CANIO_STATUS(1) =0 THEN '判断CAN扩展模块的连接状态

  PRINT"扩展模块1没有连接好"

  ENDIF

  2)使用CANIO_STATUS指令判断CAN扩展模块是否接好。
       示例:

  ?*CANIO_STATUS '输出所有CAN扩展模块的状态

  

  17.png

  

  10、ZCAN扩展模块演示例程

  

  例程控制模块配置:1个ZMC432+1个 ZIO1632+1个 ZIO16082+1个 ZAIO0802,接线参考图:

  

  18.png

  


 RAPIDSTOP(
 2)
 WAIT IDLE 
CANIO_ENABLE = ON '打开CAN主端功能,缺省为ON CANIO_ADDRESS = 32        '设置主端,缺省为主端,CAN波特率 500KBPS,对应速度拨码组合值 0 'CANIO_ADDRESS = 32+ 256 '设置主端,CAN波特率为 250KBPS,对应速度拨码组合值 1 'CANIO_ADDRESS = 32+ 512 '设置主端,CAN波特率为 125KBPS,对应速度拨码组合值 2 'CANIO_ADDRESS = 32+ 768 '设置主端,CAN波特率为 1MBPS,对应速度拨码组合值 3
delay( 300)                 '延时300ms          '判断扩展板的连接状态 '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 '判断IO板的连接状态      PRINT       "扩展模块连接成功" ELSE while 1 PRINT "扩展模块连接失败"         delay( 1000)     wend      ENDIF
'扩展板 ZIO16082 轴号映射 atype(6)=0 '设为虚拟轴 atype( 7)= 0 AXIS_ADDRESS( 6)=( 32* 0)+ 3    'CANID为3,ZIO16082扩展板的本地轴接口0映射到轴6 AXIS_ADDRESS(7)=(32*1)+3    'CANID为 3,ZIO16082扩展板的本地轴接 1映射到轴 7 '控制ZIO16082的2个轴 BASE(6,7)               '选择扩展轴轴号 ATYPE= 8, 8 UNITS= 100, 100 '脉冲当量设置 SPEED=100,100 ACCEL=1000,1000 DECEL=1000,1000 DPOS=0,0 MPOS=0,0 TRIGGER '自动触发示波器 MOVE( 100, 100)             '两轴直线插补 MOVE_OP(40,ON) '控制ZIO1632的输出 MOVE_OP( 64,ON) '控制ZIO16082的输出 AOUT(20) = 4095         '控制ZAIO0802的AOUT0输出 10V电压


程序执行后,扩展模块输出口状态:

  19.png

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