EtherCAT控制CAN电机的连接方式与通讯协议示例

概述

EtherCAT和CAN是两种不同的工业通信协议，要使用EtherCAT控制CAN电机，通常需要通过网关设备或特殊的主站实现协议转换。以下是实现方案和示例。

 

连接方式

方案1：EtherCAT主站 + CANopen网关

方案2：集成CAN接口的EtherCAT主站

通讯协议

EtherCAT主站通过CANopen over EtherCAT (CoE)协议与CAN电机通信。

示例代码 (基于TwinCAT)

PROGRAM MAIN
VAR
    // 定义CANopen对象字典条目
    ControlWord : WORD;      // 6040h - 控制字
    StatusWord : WORD;       // 6041h - 状态字
    TargetPosition : DINT;   // 607Ah - 目标位置
    ActualPosition : DINT;   // 6064h - 实际位置
    ModesOfOperation : BYTE; // 6060h - 运行模式
    HomingMethod : BYTE;     // 6098h - 回零方法
    
    // 过程变量
    bEnable : BOOL;
    bStartHoming : BOOL;
    bMoveAbsolute : BOOL;
    nPosition : DINT;
END_VAR

METHOD ControlMotor : BOOL
VAR_INPUT
    bEnable : BOOL;
    nTargetPos : DINT;
END_VAR
VAR
    bDone : BOOL := FALSE;
END_VAR

// 设置运行模式 (8=循环同步位置模式)
ModesOfOperation := 8;

// 控制字处理
IF bEnable THEN
    // 启用序列: 6 -> 7 -> 15
    IF (StatusWord AND 16#0040) = 0 THEN
        ControlWord := 16#0006; // 准备启用
    ELSIF (StatusWord AND 16#0040) <> 0 AND (StatusWord AND 16#0021) = 16#0021 THEN
        ControlWord := 16#0007; // 启用操作
    ELSE
        ControlWord := 16#000F; // 操作启用
    END_IF
    
    // 设置目标位置
    TargetPosition := nTargetPos;
    
    // 检查是否到达目标位置
    IF (StatusWord AND 16#0400) <> 0 THEN
        bDone := TRUE;
    END_IF;
ELSE
    ControlWord := 16#0000; // 禁用电机
END_IF

ControlMotor := bDone;
END_METHOD

// 主程序
IF bEnable THEN
    ControlMotor(bEnable, nPosition);
END_IF;

IF bStartHoming THEN
    // 回零操作
    ModesOfOperation := 6; // 回零模式
    ControlWord := 16#001F; // 启动回零
END_IF;

IF bMoveAbsolute THEN
    // 绝对位置移动
    ModesOfOperation := 8; // 循环同步位置模式
    ControlWord := 16#003F; // 启动移动
END_IF;

配置步骤

1. ​​硬件连接​​：

   • 将EtherCAT主站与网关连接
   • 网关通过CAN总线连接CAN电机
   • 确保终端电阻正确配置

2. ​​软件配置​​：

   • 在EtherCAT主站软件中扫描网络
   • 导入CAN电机的ESI (EtherCAT Slave Information)文件
   • 配置PDO (过程数据对象)和SDO (服务数据对象)映射

3. ​​对象字典配置​​：

   • 配置标准CANopen对象如6040h(控制字)、6041h(状态字)
   • 根据电机类型配置特定对象如607Ah(目标位置)

注意事项

1. 确保EtherCAT和CAN网络的波特率匹配
2. 检查CAN电机的节点ID是否唯一
3. 实现正确的状态机转换(特别是控制字6040h的位序列)
4. 对于实时性要求高的应用，优化EtherCAT周期时间

常见问题解决

• ​​通信失败​​：检查物理连接、终端电阻和波特率设置
• ​​电机不启动​​：验证控制字位序列是否正确
• ​​位置偏差​​：检查编码器配置和PDO映射

以上示例基于典型CANopen驱动器的控制方式，实际实现可能需要根据具体电机型号和制造商文档进行调整。