总线通讯协议

Bus protocol

NiMotion一体化电机在PLC上应用案例---TCP转CAN通讯
发布日期 : 2018-11-14 10:07:27

1.一体化闭环步进电机TCP/IP通信实例介绍
         
         NiMotion一体化闭环步进电机融合了步进电机和伺服电机各自的技术优点,相比标准步进电机运行更安静,振动更少,同时内部集成14位高分辨率编码器实现位置反馈的闭环控制,不失步,在完成定位后保持稳定的位置,没有振荡,根据负载自动调整电流输出大小降低温升。在满足节能平稳及高负载承受性的要求时,能够去取代传统步进电机。同时一体化闭环步进电机集成I/O功能,方便用户的功能扩展,简化系统复杂程度。

 

 
 
传统步进电机应用方案
 
传统步进电机应用方案的缺点:
 
1.集成化低,占用空间大,接线麻烦,安装麻烦,成本较高;
2.开环控制精度通常较低、无自动纠偏能力;
3.故障率较高,维修成本高;                           
4.内部不集成I/O,需要用户增加硬件拓展,增加用户成本;
5.每次开机需要寻找零点,不支持掉电保持; 
6.不能进行自诊断。                                        
                                  
       针对以上步进电机应用存在的问题,NiMotion推出了带有CAN总线功能的一体化步进电机产品,产品覆盖42系列57系列和86系列,可使用带有CAN总线模块的PLC来控制NiMotion的一体化电机。考虑到CANopen总线特殊模块比较昂贵,NiMotion推出可以替代CANopen模块的以太网转CAN通信协议转换器,只需用户PLC自带以太网口即可实现对一体化步进电机的CAN总线控制。完美的替换了CANopen总线特殊模块,降低用户的使用成本的同时大大简化了工程设计和工程实施的难度。
 

 
NiMotion一体化闭环步进电机应用方案
NiMotion一体化步进电机主要功能特点:

1.丰富的运动控制指令:MOVE指令、GOTO指令、GOHOME指令、正转和反转指令等等;
2.位置模式,原点回归模式和速度模式可供用户选择;
3.闭环控制:根据位置反馈调整输出,实现精准定位和PID纠正系统的响应,执行调节控制
4.CANOPEN和Modbus总线连接,分布式控制;
5.内部I/O,便于本地控制信号反馈控制;
6.集成步进电机驱动器;
7.丰富的报警功能;
8.独特高效的原点回归设置方法;
9.在线升级程序。
     
       本实例NiMotion一体化闭环步进电机TCP/IP通信实例介绍工程硬件连接、实例报文、关于以太网转CAN通信转换器、总结。重点介绍PLC TCP/IP通信扩展接口向以太网转CAN通信协议转换器发送4条报文,实现TCP/IP报文转换为CANopen报文,转换器向一体化闭环电机发送转换后的4条CANopen报文,实现一体化闭环步进电机在位置模式下精准运行10step。让用户更方便了解以太网转CAN通信协议转换器和NiMotion一体化闭环步进电机的运动控制。
       本实例中适用NiMotion STM42系列、STM57系列和STM86系列的一体化步进电机,PLC采用产电(LS)PLC型号为XGB做TCP/IP服务器。使用以太网转CAN通信协议转换器进行TCP/IP转CAN通信。NiMotion一体化电机作为CANopen客户端。CANopen是一个基于CAN串行总线的网络传输系统的应用层协议,遵循ISO/OSI标准模型。


2.硬件连接 
     
硬件目录:
1.一体化闭环步进电机:STM5776A-CAN-1FH-A
2.以太网转CAN通信协议转换器:SCM-ETHCAT
3.LS XGB PLC TCP/IP通信接口
4.电源线若干
5.一体化闭环步进电机CAN通信线一根
6.连接端子1个
7.网线一根
 


3.一体化闭环步进电机CAN总线通信参数设置
 
 
1.一体化闭环步进电机CAN通信参数设定电机地址:01、波特率:1Mbps;
2.电机地址设定范围:1-127; 注:如需更改一体化闭环步进电机地址、波特率等参数请参阅《一体化闭环步进电机CAN总线用户手册》3.1实例报文  本实例中在位置模式下通过发送4条报文实现一体化闭环步进电机从当前位置相对运行10step。发送运动命令报文如下:
 
 
以太网转CAN通信协议转换器
4.SCM-ETHCAT介绍
       

      SCM-ETHCAT是北京新萄京娱乐场网址5197控制技术有限责任公司开发的一款工业级以太网CAN总线数据转换设备,它内部集成了两路CAN总线接口和一路EtherNet接口以及TCP/IP协议栈,用户利用它可以轻松完成CAN总线网路和EtherNet网络的互联互通,进一步拓展CAN总线网络范围。                                              SCM-ETHCAT为工业级产品,可以工作在—25℃~75℃的温度范围内。它具有10M/100M自适应以太网接口,CAN口通信最高波特率1Mbps,具有TCPSever, TCP Client,UDP等多种工作模式,每个CAN接口支持2个TCP连接或多达3x254个UDP连接,通过配置软件用户可以灵活的设定配置参数。                            
 
 
SCM-ETHCAT典型应用图
4.1SCM-ETHCAT通信接口设置

1.电气接口:标准以太网
2.通讯方式:TCP/IP服务器
3.默认服务器IP地址:192168.250.120
4.默认服务器端号:4001 


4.2 SCM-ETHCAT数据转换协议 
一个以太网包包含1~50个CAN帧,一个CAN帧有13个字节,下面展示一个CAN帧的数据描述。
 
 
帧信息(第0字节)
 
 

1.帧ID(第1字节~第4字节)长度为4字节,高字节在前。标准帧11位有效,扩展帧29位有效。
2.帧数据(第5字节~第12字节) 长度为8字节,有效长度由帧信息(帧信息的Bit0~3)决定。 当有效长度小于8时,则忽略其后面的所有字节。


4.3帧数据举例

一体化闭环步进电机MOVE指令帧数据举例:
MOVE命令是从当前的位置移动到相对的目标位置。在控制字Bit6设置为1,bit4产生0->1的触发,才会执行。比如节点ID为1,则完整的帧报文(TCP报文)为:

08 00 00 04 01 06 00 00 00 00 00 00 00 状态机转换准备上电
08 00 00 06 01 02 01 00 00 01 00 00 00 操作模式切换到位置模式
08 00 00 04 01 07 00 00 00 00 00 00 00 状态机转换为上电,电机抱死状态
08 00 00 04 01 4F 00 00 00 00 00 00 00 状态机转换为运行命令

发送运动命令(CAN报文):
步骤 CAN-ID 数据 备注
1 0x400 +节点ID 06 00 00 00 00 00 00 00 状态机转换准备上电
2 0x600 +节点ID 02 01 00 00 01 00 00 00 操作模式切换到位置模式
3 0x400 +节点ID 07 00 00 00 00 00 00 00 状态机转换为上电,电机抱死状态
4 0x400 +节点ID 4F 00 00 00 00 00 00 00 状态机转换为运行命令
 
 
报文转换示意图

5. 总结
 
       通过以上实例可知,NiMotion一体化步进电机,集成度高,比之前传统的运动方案能大幅减少接线且容易安装,能充分节省安装空间,防烧坏等损毁的保护措施,特别适合替代多个电机的设备使用,集成IO和同步功能, CANopen和Modbus总线连接,分布式控制。方便用户对生产流程的监控、数据采集并进行数据分析,从而形成高度灵活、个性化、网络化的生产链。满足工业4.0、工业互联网、物联网、云计算的发展需求,在节省用户成本的同时为用户的智能制造提供了一种替代传统步进电机的解决方案。同时,北京新萄京娱乐场网址5197控制技术有限责任公司推出的SCM-ETHCAT提供了以太网转CAN通信协议的灵活解决方案,不再需要用户再去特殊定购昂贵的CAN总线通讯模块,只需用户上位机支持TCP协议就可以实现TCP/IP转CAN通信协议,不仅仅限制于PLC,CAN设备上位机还可以是支持TCP/IP的触摸屏、笔记本、工控机、单片机等等。                                                                                                                      
  


 


 
 

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