ethercat 脉冲模块（脉冲控制器thct100）

脉冲驱动器的试运行可以借助ZDevelop软件进行快速验证，主要包括以下四个部分：硬件接线、ZDevelop与控制器的连接、配置轴参数、发送运动指令检查电机是否转动。如果无法运行，请参考故障排除部分解决问题。

01脉冲轴驱动器试运行流程

1、硬件接线

以ZMC432总线运动控制器为例，支持EtherCAT、EtherNET、RS232、RS485、CAN、U盘等多种通讯接口。观察控制器上的硬件接口。控制器参考架构如下所示。

您可以通过以太网网口或RS232串口连接ZDevelop软件完成试运行。

1.脉冲接口

正动科技大部分控制器的脉冲控制接口都是面板上提供的DB26母端子，如下图ZMC432的AXIS端子，板上有6个脉冲轴接口。

AIXS 端子主要包括脉冲输出端子、编码器反馈端子、驱动器使能和报警信号、5V 电源输出和公共端子，如下表所示。

参考下图完成控制器与驱动器之间的脉冲控制接线。采用差动连接方式。脉冲输出包括四个端子PUL+、PUL-、DIR+、DIR-，可一一连接到驱动器。对于带有编码器反馈的驱动设备，差分接线方法是将EA+、EA-、EB+、EB-、EZ+、EZ-分别连接到编码器。然后将引脚3连接到驱动器的使能端子，控制器使用该端子向驱动器发送使能信号。请参考上图。

AXIS 0轴接口端子中的使能信号为OUT12；

AXIS 1轴接口端子中的使能信号为OUT13；

等等等等。

使能操作：OP(12,ON)、OP(13,ON)等。

驱动器报警信号通过引脚2传输至控制器，参见上图。

AXIS 0轴接口端子中的报警信号为IN24；

AXIS 1轴接口端子中的报警信号为IN25；

等等等等。

驱动器报警输入信号需要使用ALM_IN指令进行配置：ALM_IN(0)=24、ALM_IN(1)=25等。

脉冲的单端连接方法如下图所示。下图采用共阳极连接方式，将驱动器的公共端连接到DB26提供的+5V端。

编码器单端接线图如下。编码器的A、B（无Z信号的型号仅接AB两相）与控制器的正极端子EA+、EB+一一对应。控制器的负极端子悬空，编码器的0V或接地端子，只需将其连接到控制器轴接口中的GND端子，然后根据编码器的供电要求连接电源即可。

2.IO接口

如下图所示，ZMC432支持6通道脉冲轴控制。 IO口分为普通IO口和高速IO口。普通IO口的响应频率为10KHz，高速IO口的响应频率为500KHz。 ZMC432的高速IO口除了响应速度更快之外，有的还集成了特殊功能，请参考下面的说明。

(1)输出端口

输出端口的内部电路如下图所示。输出端口0-1支持PWM脉宽调制输出，还支持高速硬件比较输出（PSO功能）。

PSO功能：PSO（PositionSynchronized Output）即位置同步输出。其本质是通过采集实时编码器反馈位置（无编码器可以使用输出脉冲位置）并与比较模式中设定的位置进行比较来控制OP高速同步输出信号。 PSO图如下。

PSO一般与激光器（或点胶注射阀等设备）的同步输出信号相位同步，在运动轨迹的各个阶段，包括加速、减速和加速，以恒定的空间（或恒定的时间）间隔触发输出开关。匀速分段，从而实现脉冲能量均匀地作用于被加工物体上。

PSO功能的特点是能够高速、稳定地输出信号。由于输出精度足够高，因此可以在整个运动轨迹上以固定距离触发输出信号，而无需考虑整体速度，即在直线部分以非常快的速度运动。圆角减速的同时，输出间距也能保持恒定。

通常圆角加工部分在整个加工流程中所占的比例相对较小，这样在保证加工效果的同时，可以最大限度地提高生产能力。

PSO 功能由HW_PSWITCH2 指令实现。该指令具有多种模式，支持等距输出、固定周期输出、自定义位置输出等，精度高、响应快。具体使用方法请参阅历史文章。

PWM功能：支持PWM的OUT要开启PWM功能，需要设置PWM的频率和占空比，用于点胶阀的流量控制和激光器的功率控制。

(2) 输入端口

输入端口的内部电路如下图所示。输入端口IN0-1支持锁存功能。

锁存：通过传感器输入信号，输入端口快速响应并锁存编码器当前位置信息，支持单次锁存和连续锁存。

2.ZDevelop连接控制器

Positive Motion的ZDevelop开发软件可以快速完成设备的试运行。控制器一般使用网口连接ZDevelop，选择IP地址进行连接。默认出厂IP 为：192.168.0.11。注意控制器必须与PC在同一网段。

您也可以使用串行端口连接到控制器。串口默认参数为波特率38400，数据位8，无校验，断电后恢复默认参数。

3.配置脉冲轴参数

连接到控制器后，首先启用驱动程序。根据硬件手册中描述的轴接口中使能信号OUT编号，发送OP（ionum，ON）打开使能。例如，ZMC432 发送OP(12, ON) 来启用AXIS 0. 驱动程序。

发送在线命令或查看“输出端口”操作OP。对于上电后立即使能的步进驱动器不需要此操作。

可以在“视图”-“手动运动”或“轴参数”窗口中快速配置以下轴参数，也可以编写新项目将命令语句下载到控制器中。

1.基础

BASE 选择脉冲轴所连接的轴号。 DB 头连接的轴号为面板上标注的轴号。

2.A型

ATYPE 设置轴类型，脉冲轴无反馈ATYPE=1/7，编码器反馈ATYPE=4/5，编码器独立访问设置ATYPE=3/6。

3.单位

UNITS 设置脉冲当量，根据驱动器一转的脉冲数配置。作为控制器的基本单位，可设定电机旋转1所需的脉冲数。如果驱动器旋转一圈有10,000 个脉冲，则可以设置UNITS=10000/360 。

换算关系：如果UNITS=10000，则线性命令MOVE(5)表示发送50000个脉冲；运行速度SPEED=10表示每秒发送100000个脉冲。

4.速度

SPEED运行速度、ACCEL加速、DECEL减速度等基本速度参数设置； SRAMP指令设置S曲线，延长加速时间，使速度变化更加平缓，减少抖动； VP_MODE指令设置SS曲线，加速过渡平滑，使轨迹更加平滑。更柔和，影响力更小。

5. 确认脉冲模式

控制器出厂默认脉冲方式为脉冲+方向。需要匹配脉冲模式才能运行，并且需要确认驱动器的脉冲模式。

控制器支持脉冲+方向、双脉冲、正交脉冲三种脉冲模式（4系列及以上支持）。可以配置正/负逻辑。

使用INVERT_STEP 指令修改脉冲模式。初始值INVERT_STEP=0，脉冲+方向模式。

语法INVERT_STEP=模式

mode：模式选择，默认0，低8位（bit 0-bit 7）代表的模式值如下：

每种模式对应的级别如下： 如果极性反转，则参考运动方向与原来相反。

高8位（bit 8-bit 15）表示方向改变保护时间，单位微秒：0-255

设置方法：INVERT_STEP（轴号）=256*100+6，双脉冲模式6，保护时间100微秒。

6.锻炼

使用视图菜单的手动运动窗口或在线命令发送MOVE直线运动命令进行调试，通过DPOS目标位置（或MPOS反馈位置）等获取轴的运动。也可以使用视图ZDevelop软件的“示波器”窗口实时采样运动波形。电机运动方向与电机极性设置和INVERT_STEP 正反逻辑设置有关。

7.参数查看

轴参数配置完成后，可以在“轴参数”窗口中查看。轴参数自动刷新并实时显示。支持双击直接修改配置参数。

轴选择：用于选择要显示的轴号信息。

参数选择：用于自定义显示的感兴趣的轴参数。

8.异常报警

当异常报警发生时，ZDevelop软件的“命令与输出”窗口会打印错误信息或生成AXISSTATUS报警提示。

AXISSTATUS 为轴状态参数，用于判断轴当前是否异常。一点点提示异常信息。可以叠加多个异常信息。检查下表进行确认。例如，AXISSTATUS 显示20h，表示当前遇到负硬限制，这将导致轴立即停止。

AXISSTATUS 显示1000h，表示脉冲频率发送太快。一般来说，这个问题只发生在高分辨率设备上。如果出现该报警，请将MAX_SPEED调大。

试运行前，请确保硬限位开关已成功配置，作为机器的安全保护，防止超调。

机器确认可以移动后，通过DATUM命令配置回零模式。 DATUM_IN 命令配置要映射到输入端口的原点传感器。回零说明请参考历史文章。

硬限位开关是限制轴的最大“允许行程范围”的限位开关。硬限位开关是安装在轴运动行程上的物理开关元件。它通常是一个传感器。硬限位开关通过指令映射到相应的输入开关信号。根据开关信号是常开还是常闭来确定信号是否需要修改。翻转设置后，如果碰到硬限位开关，相应轴会立即停止移动，停止减速度为FASTDEC。软限位开关会限制轴的“工作范围”，极限位置由指令直接设定。轴到达设定的DPOS 坐标位置后，立即使用减速度FASTDEC 停止运动，并根据实际需要配置软限位。

9. 配置语法

FWD_IN=前向硬限制访问的输入端口号，-1取消映射；

REV_IN=负硬限制访问的输入端口号，-1取消映射；

FS_LIMIT=前进运动行程限制，取消设置较大值；

RS_LIMIT=负向行程限制，取消设置较大值。

例如ZDevelop软件下方状态栏提示axis0报警，提示红色报警错误。检查轴参数中轴0的AXISSTATUS参数。提示30h。对比AXISSTATUS命令描述可知，出现正负限报警。检查限制配置。即FWD_IN(0)=0、REV_IN(0)=1对应的IN0和IN1的配置以及其相关输入INVERT_IN是否反转电平状态。

4、手动运动快速调试

关闭除ZDevelop之外的所有软件，使用ZDevelop连接控制器，下载空程序，根据前面的说明手动设置选择要调试的轴号，设置轴类型ATYPE、脉冲当量UNITS、加速度ACCEL、减速度DECEL 、速度SPEED，然后打开“视图”-“手动运动”，手动操作电机进行试运行。

操作方法：按住“左”/“右”，电机继续转动，松开则停止。 “Command Position”显示当前发出的脉冲DPOS（单位：UNITS）。填写“距离”参数，点击“移动”，勾选“绝对”时，电机移动到距离参数位置；不勾选“绝对”时，电机继续按照距离参数运动。

按照上述步骤设置后，如果电机无法转动，请参考下一节的说明进行排除。

02电机不转问题的排除

1.脉冲轴故障排除步骤

2. 错误信息

检查驾驶员是否有报警提示。如果出现报警，请根据报警错误代码检查驱动器手册并解决问题后再运行。

检查控制器侧是否有报警信息。根据ZDevelop报警打印的错误信息、错误代码或AXISSTATUS轴状态提示，清除错误后再次运行。

3、参数设置不当

检查以下参数设置是否正确：

1、电机是否使能成功。如果用手无法移动电机轴，则启用成功；

2、发出运动的轴号必须选择正确，否则无法向驱动器发出运动指令；

3. 对于轴类型，根据ATYPE命令的表格填写正确的类型。如果类型不正确，控制器会报错，导致无法移动；

4、UNITS的值设置合理。脉冲传输速度太小，电机运动无力，肉眼无法辨别是否在运动；

5. 发出运动命令后，在轴参数窗口中查看该轴的DPOS 是否发生变化。如果保持不变，则表示脉冲尚未发送。检查AXISSTATUS轴状态是否提示以及当前轴接口是否损坏。

4、动作不正确

1. 电机只能朝一个方向移动。可能的原因有：

(1)电机处于限位状态，检查AXISSTATUS确认；

（2）电机控制模式错误，INVERT_STEP设置为对应的脉冲模式（双脉冲或脉冲+方向）；

(3)电机接线问题，确认接线。

2. DPOS 和MPOS 极性相反，或者电机转向与预期相反。解决方案：

通过INVERT_STEP命令或驱动软件修改电机的极性。

接线错误时应注意的事项：

检查脉冲接线、电源线是否正确。

检查各模块是否正确上电。

检查单端接线时，确认IO是否上电成功。

这次就分享正动科技的EtherCAT运动控制器中脉冲接口的快速调试与诊断。

评论编辑黄宇