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EtherCAT

EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个开放架构,以以太网为基础的现场总线系统,其名称的CAT为控制自动化技术(Control Automation Technology)字首的缩写。EtherCAT是确定性的工业以太网,最早是由德国的Beckhoff公司研发。

本章节将针对EtherCAT设备组态进行详细描述。

EtherCAT设备添加

设备添加

1、右键设备节点,点击“添加设备”弹出添加设备对话框,选择"EtherCAT_Master"设备点击添加设备(如果已经添加该设备,直接进行下一步操作)。

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2、选中EtherCAT_Master节点,可继续添加从站设备。

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如上图所示,筛选了倍福公司设备中带有EK1100关键字的从站信息,从设备树中选择相应从站后即可添加设备。

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对于不同类型的从站,可以添加的设备也会有所不同,您在从站设备的添加设备对话框中查看其是否可以继续组态子模块。

比如上图中EK1100为倍福的耦合器,其下仍然可以挂载倍福的其他从站,则您选中EK1100结点后,添加设备对胡框中会自动列出可以添加的设备;

又比如VIPA的 053-1EC00设备,可以组态子模块(从站与子模块间是私有通讯协议,您无需关心),那么您选中VIPA从站后,也将自动将模块列表展示到添加设备对话框中。

您可以无需关注设备间可能的连接方式,选择不同从站,系统将自动为您正确识别并生成到ENI文件中,大大减低了您组态的难度以及出错的可能。

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img添加从站前,需确保EtherCAT从站设备已添加到设备库中,具体方法如下。

设备导入

1、点击菜单栏:工程/导入IO设备描述文件。

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2、选择ethrtcat点击确定。

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3、在打开的文件对话框中,选择需要导入的从站EDS文件。

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4、导入成功后,有提示导入成功对话框。

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设备扫描

AnyControl软件提供EtherCAT设备扫描功能,您在控制器中正确配置EtherCAT主站后,在主站的右键菜单中选择设备扫描菜单项。

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选择设备扫描后,主站会将其连接的从站配置信息发送至AnyControl软件中,您可以直接将从站配置添加到系统中,免去您组态从站的工作。

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扫描成功后,设备扫描对话框会自动弹出,其中会将从站配置信息展示在设备树中,您可以选择复制所有从站到工程中,直接完成从站组态。

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img复制所有从站到工程中后,将会把工程中已有的从站配置删除,如果您需要保存已配置内容,请对工程文件进行备份后,再进行扫描添加。

EtherCAT主站配置

EtherCAT主站的配置界面如下图所示,下面将针对每一个标签页进行详细说明。

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通用

配置EtherCAT主站的基本信息。

自动配置主站/从站根据设备描述文件和隐式计算,主从配置的大部分是自动完成的.FMMU/Sync设置的对话框不可用. 即使激活了主站的该选项,也可以为每个允许手动编辑自动生成的过程数据配置的单个从站明确激活专家模式.
  • EtherCAT NIC设置
目的地址EtherCAT网络中用于接收报文的设备MAC地址,默认为FF-FF-FF-FF-FF-FF 选项 广播:不需要指定目标地址 使能冗余:在总线结构为环拓扑且支持冗余时勾选生效
源地址控制器的MAC地址,选中“按MAC选择网络”时生效
网络名称控制器的网络名称,选中“按名称选择网络”时生效
按MAC选择网络网络由MAC地址指定
按名称选择网络网络由网络名称指定
  • 分布式时钟
时钟调整选择参考时钟的控制方式 主站偏移(参考时钟控制EtherCAT主站时间) 总线偏移(EtherCAT主站时间控制参考时钟)
周期时间(µs)默认为1000μs 在总线上交换数据报文的时间间隔。如果分布式时钟功能在从站激活,在此处定义的主站周期时间将被传输到从站时钟。以这种方式,可以实现数据交换的精确同步。
同步偏移用于设置EtherCAT从站分布时钟与PLC调度周期之间的延迟时间参数。默认值为20%,PLC调度应在从站同步中断后20%的总线周期时间内开始。
同步窗口同步窗口监视的时间
同步窗口监视从站之间的同步可以监视
  • 选项
使用LRW代替 LWR / LRD从站使用组合的读/写命令(LRW)代替单独的读取(LRD)和写入命令(LWR)
每个任务启用消息读取和写入命令(输入和输出消息的处理)可以通过各种任务进行控制
自动重启从站在通信中断的情况下,主站会立即尝试重新启动从站

同步单元分配

为每一个从站指定同步单元,使用默认值即可,默认值使用ESI文件中配置的同步单元。

日志

从主站读取设备日志并显示,支持消息类型的筛选功能。

为每条日志信息记录时间戳,在窗口中按消息产生的先后顺序排列。上面为最新日志信息,向下为历史日志信息。

日志信息默认自动刷新,“自动刷新”按钮默认为按下状态。如无需实时刷新日志,则可单击“自动刷新”按钮,取消自动刷新。

日志等级按消息重要性分为三级:一级为错误、二级为警告、三级为消息。

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EtherCAT I/O映射

设置选项关联的IEC任务信息,可从任务下拉列表中选择任务,系统默认将创建一个EtherCAT_Task总线任务。

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EtherCAT I/O对象

显示EtherCAT主站的诊断功能块,在线时可以查看诊断功能块对象的在线值,判断设备运行是否正常。

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状态

显示设备状态,在线时将实时显示设备的运行状态、诊断信息、确认诊断等功能,并可以查看诊断功能块的关键数据的在线值。

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设备在线

日志视图

日志视图在进入在线模式后会自动读取一次设备日志,如果在运行过程中您需要实时查看数据,请点击自动刷新按钮。

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EtherCAT I/O对象视图

EtherCAT I/O对象视图在线模式下,将周期读取主站诊断功能块的在线值,方便您了解主站运行状况。

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状态视图

状态视图在线模式下,将显示设备当前运行状态、是否存在诊断信息、是否需要确认等信息。

如果设备之前运行出现过错误,但当前运行状态正常,则会提示如下图所示状态,您可以对错误进行确认。

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EtherCAT从站配置

EtherCAT从站的配置界面如下图所示,下面将针对每一个标签页进行详细说明。

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通用

配置EtherCAT从站基本参数。

参数项说明
地址自动增加地址自动增加地址(16位)由网络中从站的位置决定。只有主站把EtherCAT地址分配给它的从站时,地址才在系统启动过程中使用。当第一条消息经过从站时,各个从站的“自动增加地址”加1
EtherCAT地址主站在启动中分配给从站的最终地址。地址独立于从站在网络中的位置
高级选项专家模式在启动高级配置时可用,包括启用Sync1、启动检查、邮箱模式、看门狗和标识
分布式时钟选择DC模式下拉菜单提供了由设备描述文件提供的关于分布时钟的设置。可选择FreeRUN和DC SYNC0,默认为FreeRUN当选择“DC SYNC0”时,分布时钟被激活,可以使能同步单元Sync0和Sync1。在该模式下Sync0被默认启用,同步单元周期默认4000us。当专家模式启用时,允许使能Sync1
同步单元周期当DC模式选择“DC SYNC0”时被激活。默认值4000us,用于数据交换的周期时间,由主站的周期时间确定
Sync0设置启用Sync0当DC模式选择“DC SYNC0”时被激活。如果激活此选项,则使用‘同步0’的同步单元。一个同步单元描述了一系列同步交换的过程数据
同步单元周期默认被激活,同步单元周期=主站周期时间×选择的系数+偏移时间,该值将被作为从站的同步周期时间“周期时间(us)”域显示当前设置的主站周期时间,默认为4000us。当“专家模式”启用时,可通过设置系数值、偏移时间,设定同步单元周期
用户定义由用户自己设定主站周期时间,“专家模式”启用时可设置。如果激活此选项,可以手动设置“周期时间 (us)”,系数默认为1。同步单元周期=主站周期时间+偏移时间
Sync1设置启用Sync1如果激活此选项,则使用‘同步1’的同步单元。一个同步单元描述了一系列同步交换的过程数据在“专家模式”下,DC模式选择“DC SYNC0”时允许被启用
同步单元周期缺省为系统默认设置如果这个选项被激活,主同步单元周期=主站周期时间×选择的系数+偏移时间,该值将被作为从站的同步周期时间“周期时间(us)”域显示当前设置的主站周期时间,默认为4000us。当“专家模式”启用时,可通过设置系数值、偏移时间,设定同步单元周期
用户定义缺省为系统默认设置如果激活此选项,由用户自己设定主站周期时间,“专家模式”启用时可设置。如果激活此选项,可以手动设置“周期时间 (us)”,系数默认为1。同步单元周期=主站周期时间+偏移时间
以下参数项在“专家模式”启用时可见
启动检查检查供应商ID在专家模式,系统启动时,会根据当前的配置设置自动检查供应商ID或者产品ID。如果检测到不匹配,总线会停止运行且不执行下一步操作。此设定是为了避免下载错误的配置
检查产品ID
检查版本号
超时SDO访问系统启动时,发送SDO列表
I -> P/I -> B由‘初始化’转换到‘预运行’模式
P -> S/S -> O由‘预运行’转换到‘安全运行’模式或由‘安全运行’转换到‘运行’模式
Back to P,I返回‘预运行’或‘初始化’模式
O -> S由‘运行’模式转换到‘安全运行’
邮箱模式周期触发周期性读取输入邮箱
状态触发当状态位条件满足时,输入邮箱才会被读取
DC循环单元控制分配循环单元选择关于分布时钟功能定义的选项,该选项应该被分配到本地微处理器中。控制功能已经在EtherCAT从站的寄存器中完成:可能的设置:循环单元、锁存器装置0、锁存器装置1
锁存装置0
锁存装置1
看门狗设置乘法器看门狗PDI以及SM从本地终端中获取他们的周期,并由看门狗接收
设置PDI看门狗如果与EtherCAT从站之间的 PDI (过程数据接口) 通讯时间超过设置并激活的 PDI 看门狗时间,看门狗被触发
设置SM看门狗如果周期的EtherCAT过程数据通讯比设置并激活的SM(同步管理)看门狗时间长,看门狗将会被触发
标识禁用通过设置从站的设备标识,可以使从站的地址与从站在总线中的位置无关激活该选项后,将不检查从站标识
配置站点别名写入EEPROM激活该选项,允许将定义的地址写入从站的EEprom

专家过程数据

在从站“通用”窗口勾选“专家模式”后,可配置更详细的过程数据,包括PDO分配和PDO内容编辑。

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同步管理器

同步管理器列表框中显示所有可分配的管理器模块。每个同步管理器显示数据长度和PDO类型。

同步管理器默认由ESI文件中配置,编号与类别有配置文件确定,长度与关联的PDO组有关,是关联PDO组的数据长度之和。

PDO分配

选中不同的同步管理器,该列表框会进行刷新,将该管理器类别的PDO组罗列出来,您可以按需指定。

如果PDO组之间设置了互斥,则在勾选时会自动识别并置灰。

PDO列表

PDO列表中列出了已配置的PDO组,您可以添加、删除、修改PDO组信息。

PDO数据设置对话框如下图所示。

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PDO内容

选中PDO之后,PDO内容列表将自动刷新,您可以修改PDO组中的Entry信息。

注意如果PDO组设置了固定内容属性,则PDO内容不可被修改,操作按钮将置灰。

Entry设置对话框如下所示。

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过程数据

此界面显示从站输入输出的过程数据。数据源自设备描述文件,由名称、类型和索引定义。

勾选输入和输出列表框中的PDO数据,该数据将被映射到“EtherCAT I/O映射”中。

在专家模式下,可以在“专家过程数据”界面修改和新增PDO过程数据。修改和新增的PDO数据将自动同步到“过程数据”界面。

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启动参数

此界面用于配置从站的设备参数,这些参数在系统启动时由SDO(服务数据对象)传输到模块 。包含了必要数据的对象字典由EtherCAT XML描述文件提供。缺省添加的初始化命令参数不能被修改或删除。可以添加或编辑用户定义的设备参数。

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添加参数

如果对象字典不完整或没有对象目录,可以通过指定新的索引/子索引条目,添加新的对象到启动参数列表中。

单击“添加”按钮,将弹出“启动命令设置”对话框,如下图所示。

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启动参数设置列表说明如下:

参数说明
索引通过上下增减按钮,为SDO对象指定索引,不可与已存在SDO对象的索引号重复
子索引通过上下增减按钮,为SDO对象指定子索引
状态转换P -> S:‘预运行’模式转换到‘安全运行’模式S -> O:‘安全运行’模式转换到‘运行’模式I-> P:‘初始化’模块转换到‘预运行’模式S-> P:‘安全运行’模式转换到‘预运行’模式O-> S:‘运行’模式转换到‘安全运行’模式
长度(位)对象的长度范围,默认为0设置
取值最大可以为一个字节,0-255也可以是IEC语法中的16进制(例如:16#ad)也可以为字节数组,这些值需被指定为以逗号分隔的列表(例如: 1,2,3,4)
注释SDO数据对象的描述信息
完全控制勾选后,SDO对象及其子索引被同步控制,同时访问和设置

日志

从从站读取设备日志并显示,支持消息类型的筛选功能。

为每条日志信息记录时间戳,在窗口中按消息产生的先后顺序排列。上面为最新日志信息,向下为历史日志信息。

日志信息默认自动刷新,“自动刷新”按钮默认为按下状态。如无需实时刷新日志,则可单击“自动刷新”按钮,取消自动刷新。

日志等级按消息重要性分为三级:一级为错误、二级为警告、三级为消息。

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EtherCAT I/O 映射

在“过程数据”界面配置好PDO输入、输出数据后,该PDO下的变量被映射“EtherCAT I/O映射”界面中。

单击变量栏的img按钮,将展开显示该变量的所有BOOL通道数据。在变量栏为每个通道关联一个工程变量,该变量可以在工程中直接引用。

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变量列中输入您希望关联的变量名称即可完成程序逻辑中定义的变量与PDO通道进行关联,您不勾选映射,系统将自动创建变量,如果勾选映射,该变量必须提前定义好。

EtherCAT I/O 对象

显示EtherCAT从站的诊断功能块,在线时可以查看诊断功能块对象的在线值,判断设备运行是否正常。

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状态

显示设备状态,在线时将实时显示设备的运行状态、诊断信息、确认诊断等功能,并可以查看诊断功能块的关键数据的在线值。

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信息

显示设备的信息,信息来源于ESI文件配置。

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设备在线

EtherCAT I/O 映射在线视图

该视图可以查看Entry对象对应IEC输入、输出变量的在线值,您也可以写入通道在线值来调试。

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在线视图

该视图仅设备在线模式下可见,该视图提供操作从站状态接口,您可以切换从站当前状态。

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CoE在线视图

该视图仅设备在线模式并且配置了CoE属性的情况下可见,该视图您可以读取、写入(Entry需要配置可写属性)非周期通讯数据。

您可以选择从本地ESI文件加载数据词典,也可以从设备读取并加载数据词典。

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EtherCAT I/O 对象在线视图

EtherCAT I/O对象视图在线模式下,将周期读取从站诊断功能块的在线值,方便您了解从站运行状况。

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状态

状态视图在线模式下,将显示设备当前运行状态、是否存在诊断信息、是否需要确认等信息。

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