EtherCAT运动控制器上位机开发之Python+Qt（三）：PDO配置与SDO读写

ZMC408CE控制器硬件介绍

ZMC408CE是正运动推出的一款多轴高性能EtherCAT总线运动控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盘等通讯接口，ZMC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。

ZMC408CE支持8轴运动控制，最多可扩展至32轴，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随等功能。

ZMC408CE支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。PC上位机API编程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE支持8轴运动控制，可采用脉冲轴（带编码器反馈）或EtherCAT总线轴，通用IO包含24路输入口和16路输出口，部分IO为高速IO，模拟量AD/DA各两路，EtherCAT最快125us的刷新周期。

ZMC408CE支持8个通道的硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出，还支持8通道PWM输出，对应的输出口为OUT0-7，支持8个通道同时触发硬件比较输出。

更多关于ZMC408CE的详情介绍，点击“推荐|8通道PSO的高性能EtherCAT总线运动控制器”查看。

PCIE464M控制卡硬件介绍

PCIE464M是一款基于PCIe的PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡，具有多项实时和高精度运动控制控制功能。

用户可直接将PCIE464M嵌入标准PC机实现高性能的EtherCAT运动控制功能，实现高精多轴同步控制，EtherCAT控制周期最小可达100us！

PCIE464M内置多路高速IO输入输出，可满足用户的多样化高速IO应用需求，如：高速色标锁存、高速PWM、多维位置比较输出PSO、视觉飞拍、速度前瞻、编码器位置检测等应用。

PCIE464M运动控制卡上自带16进16出，第三方图像处理工控机或PC无需额外配置IO数据采集卡和PLC，即可实现IPC形态的机器视觉运动控制一体机，简化硬件架构，节省成本，软硬件一体化。

更多关于PCIE464M的详情介绍，点击“PCIE464M-高速高精，超高速PCIe EthrtCAT实时运动控制卡”查看。

ECI2A18B控制卡硬件介绍

ECI2A18B是正运动推出的一款高性价比10轴脉冲型、模块化的网络型运动控制卡，采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制，同时支持多种通信协议，方便与其他工业控制设备连接和集成。安装配置相对便捷，适合于模块化和灵活性要求较高的控制系统。

ECI2A18B控制卡最大可扩展至12脉冲轴，支持8路高速输入和4路高速输出，集成丰富的运动控制功能，包含多轴点位运动、电子凸轮，直线插补，圆弧插补，连续插补运动等，满足多样化的工业应用需求。

ECI2A18B运动控制卡可用于电子半导体设备（检测类设备、组装类设备、锁附类设备、焊锡机）、点胶设备和流水线等10轴以内脉冲的高性价比应用场合。

更多关于ECI2A18B的详情介绍，点击“【加量不加价】正运动网络型运动控制卡ECI2618B/ECI2A18B”查看。

一、Python+Qt开发流程

Python+Qt运动控制开发流程参考“EtherCAT运动控制器上位机之Python+Qt（一）：链接与单轴运动”。

二、相关PC函数介绍

1.PC函数手册可在光盘资料查看，具体路径如下。

2.连接控制器。

3.下载bas文件到控制器。

4.下载zar文件到控制器。

5.SDO写入。

6.SDO读取。

7.读取轴类型。

8.设置轴使能。

9.设置脉冲当量。

10.单轴持续运动。

三、例程演示

1.连接控制器。

#连接控制器, 控制器默认IP是192.168.0.11，此处使用comboBox内输入的ip
def on_btn_open_clicked(self):
   strtemp = self.ui.comboBox.currentText()
   print("当前的ip是 ：", strtemp)
   if self.Zmc.handle.value is not None:
       self.Zmc.ZAux_Close()
       self.time1.stop()
       self.ui.setWindowTitle("单轴运动")
   iresult = self.Zmc.ZAux_OpenEth(strtemp)#连接控制器
   if 0 != iresult:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "连接失败")
   else:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "连接成功")
       str_title = self.ui.windowTitle() + strtemp
       self.ui.setWindowTitle(str_title)
       self.Up_State()  #刷新函数
       self.time1.start(100)#开启定时器

2.下载BAS文件到控制器。

#下载BAS文件到控制器
def on_btn_down_bas_clicked(self):  # 下载BAS文件到控制器
   if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "未连接控制器")
       return
   file_Date = QFileDialog.getOpenFileName(self.ui, "选择BAS文件", "..", "Files(*.bas)")
   self.file_Name = file_Date[0].replace("/", "")
   print(self.file_Name)
   self.ui.textEdit_file_path.insertPlainText(self.file_Name + "n")
   # 读取BAS文件中的变量判断是否有加载BAS文件
   temp = self.Zmc.ZAux_Direct_GetUserVar("BUS_TYPE")[1].value  
   self.Bus_type = float(temp)
   # BAS文件下载到ROM
   ret = self.Zmc.ZAux_BasDown(self.file_Name, 1)  
   if ret != 0:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "文件下载失败！" + "错误码为 ：%1 ".format(ret))

3.下载ZAR文件到控制器。

#下载ZAR文件到控制器
def on_btn_down_zar_clicked(self):  # 下载zar件到控制器
   if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "未连接控制器")
       return
   file_Date = QFileDialog.getOpenFileName(self.ui, "选择zar文件", "..", "Files(*.zar)")
   self.file_Name = file_Date[0].replace("/", "")
   print(self.file_Name)
   self.ui.textEdit_file_path.insertPlainText(self.file_Name + "n")
   # 读取zar文件中的变量判断是否有加载zar文件
   temp = self.Zmc.ZAux_Direct_GetUserVar("BUS_TYPE")[1].value
   self.Bus_type = float(temp)
   # zar文件下载到ROM
   ret = self.Zmc.ZAux_ZarDown(self.file_Name, 1)
   if ret != 0:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "zar文件下载失败！" + "错误码为 ：%1 ".format(ret))

4.SDO写入数据。

#SDO写入数据
def on_btn_Ecat_write_clicked(self):  # ETHERCAT写
   if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "未连接控制器")
       return
   #节点编号
   m_sdo_node1 = int(self.ui.edit_node_1.text())
   # 对象字典编号
   m_sdo_index1 = int(self.ui.edit_dir_1.text())
   # 对象字典子编号
   m_sdo_sub1 = int(self.ui.edit_sub_node_1.text())
   # 数据类型
   m_sdo_type1 = self.ui.comboBox_type_1.currentIndex() + 1
   #写入数据字典值的数据值 
   m_sdo_data1 = int(self.ui.edit_date_1.text())
   if self.Bus_type == 0:
       #SDO写入
       ret = self.Zmc.ZAux_BusCmd_SDOWrite(0, m_sdo_node1, m_sdo_index1, m_sdo_sub1, m_sdo_type1, m_sdo_data1)
       if ret != 0:
           QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "写入失败")
           return
   else:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "非ETHERCAT模块")
       return

5.SDO读取数据。

#SDO读取数据
def on_btn_Ecat_read_clicked(self):  # ETHERCAT读取
   if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "未连接控制器")
       return
   #节点编号
   m_sdo_node2 = int(self.ui.edit_node_2.text())
   #对象字典编号
   m_sdo_index2 = int(self.ui.edit_dir_2.text())
   #对象字典子编号
   m_sdo_sub2 = int(self.ui.edit_sub_node_2.text())
   #数据类型
   m_sdo_type2 = self.ui.comboBox_type_2.currentIndex() + 1
   m_sdo_data2 = ctypes.c_int(0)
   print(self.Bus_type)
   if self.Bus_type == 0:
       #通过设备号和槽位号进行 SDO 读取。
       ret = self.Zmc.ZAux_BusCmd_SDORead(0, m_sdo_node2, m_sdo_index2, m_sdo_sub2, m_sdo_type2)
       #读取的数据值
       m_sdo_data2 = int(ret[1].value)
       if ret != 0:
           QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "读取失败")
           return
       self.ui.edit_date_2.setText(str(m_sdo_data2))
   else:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "非ETHERCAT模块")
       return

四、运行效果

运行python程序，通过RTSys软件观察运行情况。

通过驱动器软件查看sdo读写情况(对象字典为10进制数据)：此处以雷赛驱动为例读写驱动器SDO。

1.SDO_READ读取驱动器SDO参数，比如先在驱动器软件设置单圈脉冲数量为5000后，通过SDO_READ读取驱动器单圈脉冲数。

2.SDO_WRITE写入驱动器SDO参数，比如使用SDO_WRITE写入单圈脉冲数量为10000后，通过驱动器软件查看修改结果。

五、总线初始化bas文件

总线初始化BAS文件下载到控制器ROM里面掉电保存。

1.EtherCAT总线扩展接线

每个EIO扩展模块在扩展接线完成后，不需要进行进行二次开发，只需手动在EtherCAT主站控制器配置扩展模块唯一的IO地址和轴地址，配置完成即可访问。

IO地址编号通过总线指令NODE_IO来设置，控制器上程序只需通过IO编号就可以访问到扩展模块上的资源。轴地址的配置使用AXIS_ADDRESS指令映射绑定轴号，绑定完成通过BASE或AXIS指令指定轴号。

接线时注意EtherCAT IN连接上一级模块，EtherCAT OUT连接下一级模块，IN和OUT口不可混用。

EIO扩展模块接线参考

上图涉及的编号概念如下；总线相关指令参数会用到如下编号：

1）槽位号(slot):

槽位号是指控制器上总线接口的编号，EtherCAT总线槽位号为0。

2）设备号(node):

设备号是指一个槽位上连接的所有设备的编号，从0开始，按设备在总线上的连接顺序自动编号，可以通过NODE_COUNT(slot)指令查看总线上连接的设备总数。

3）驱动器编号:

控制器会自动识别出槽位上的驱动器，编号从0开始，按驱动器在总线上的连接顺序自动编号。

驱动器编号与设备号不同，只给槽位上的驱动器设备编号，其他设备忽略，映射轴号时将会用到驱动器编号。

2.EtherCAT总线扩展资源映射

1）IO映射

控制器上程序只需通过IO编号就可以访问到扩展模块上的资源，EtherCAT总线扩展模块IO编号通过总线指令NODE_IO来设置，同时配置输入和输出。IO映射时先查看控制器自身的最大IO编号(包括外部IO接口和脉冲轴内的接口)，再使用指令设置。若扩展的IO与控制器自身IO编号重合，二者将同时起作用，所以IO映射的映射的编号在整个控制系统中均不得重复。

IO映射语法：

NODE_IO(slot,node)=iobaseslot：槽位号，0-缺省node：设备编号，编号从0开始iobase：映射IO起始编号，设置结果只会是8的倍数

2）轴映射

扩展模块的轴使用前需要使用AXIS_ADDRESS指令映射轴号，轴映射也需要注意整个系统的轴号不得重复。EIO系列扩展轴的映射与总线驱动器的轴映射语法相同。

轴映射语法：

AXIS_ADDRESS(轴号)=(槽位号<<16)+驱动器编号+1

3.总线初始化BAS程序

'********************************ECAT总线初始化***********************
global CONST BUS_TYPE = 0         '总线类型。可用于上位机区分当前总线类型
global CONST Bus_Slot  = 0        '槽位号0（单总线控制器缺省0）
global CONST PUL_AxisStart   = 0    '本地脉冲轴起始轴号
global CONST PUL_AxisNum   = 0    '本地脉冲轴轴数量
global CONST Bus_AxisStart   = 0      '总线轴起始轴号
global CONST Bus_NodeNum   = 1      '总线配置节点数量,用于判断实际检测到的从站数量是否一致
global  MAX_AXISNUM        '最大轴数
MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0)
global Bus_InitStatus      '总线初始化完成状态
Bus_InitStatus = -1
global  Bus_TotalAxisnum    '检查扫描的总轴数
delay(3000)        '延时3S等待驱动器上电，不同驱动器自身上电时间不同，具体根据驱动器调整延时
?"总线通讯周期：",SERVO_PERIOD,"us"
Ecat_Init()      '初始化ECAT总线 
while (Bus_InitStatus = 0)
   Ecat_Init()
wend
'*****************ECAT总线初始********************************************************************
'初始流程:  slot_scan（扫描总线） ->   从站节点映射轴/io  ->  SLOT_START（启动总线） -> 初始化成功
'**************************************************************************************************
global sub Ecat_Init()
   local Node_Num,Temp_Axis,Drive_Vender,Drive_Device,Drive_Alias
   RAPIDSTOP(2)
   for i=0 to MAX_AXISNUM - 1        '初始化还原轴类型          
       AXIS_ENABLE(i) = 0
       atype(i)=0  
       AXIS_ADDRESS(i) =0
       DELAY(10)            '防止所有驱动器全部同时切换使能导致瞬间电流过大
   next
   Bus_InitStatus = -1
   Bus_TotalAxisnum = 0  
   SLOT_STOP(Bus_Slot)        
   delay(200)
   slot_scan(Bus_Slot)        '扫描总线
   if return then 
       ?"总线扫描成功","连接从站设备数："NODE_COUNT(Bus_Slot)
       if NODE_COUNT(Bus_Slot) <  > Bus_NodeNum then    '判断总线检测数量是否为实际接线数量
           ?"扫描节点数量与程序配置数量不一致!" ,"配置数量:"Bus_NodeNum,"检测数量："NODE_COUNT(Bus_Slot)
           Bus_InitStatus = 0    '初始化失败。报警提示
       endif   
       '"开始映射轴号"
       for Node_Num=0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1            '遍历扫描到的所有从站节点
           Drive_Vender = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,0)        '读取驱动器厂商
           Drive_Device = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,1)        '读取设备编号
           Drive_Alias = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,3)          '读取设备拨码ID
           if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) <  > 0  then        '判断当前节点是否有电机
               '根据节点带的电机数量循环配置轴参数(针对一拖多驱动器)
               for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num)-1      
                   Temp_Axis = Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum    '轴号按NODE顺序分配
                   'Temp_Axis = Drive_Alias    '轴号按驱动器设定的拨码分配（一拖多需要特殊处理）          
                   base(Temp_Axis)
                   AXIS_ADDRESS(Temp_Axis)= (Bus_Slot< <16)+ Bus_TotalAxisnum + 1  '映射轴号
                   ATYPE=65    '设置控制模式 65-位置 66-速度 67-转矩   
                   DRIVE_PROFILE=0
                   Sub_SetPdo(Node_Num,Drive_Vender,Drive_Device)      '设定PDO参数
                   '映射驱动器IO  IO映射到控制器IO32-以后每个驱动器间隔32点
                   Sub_SetDriverIo(Drive_Vender,Temp_Axis,32 + 32*Temp_Axis)          
                   Sub_SetNodePara(Node_Num,Drive_Vender,Drive_Device,j)      '设置特殊总线参数
                   disable_group(Temp_Axis)                  '每轴单独分组
                   Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1              '总轴数+1
               next
           else                            'IO扩展模块
               Sub_SetNodeIo(Node_Num,Drive_Vender,Drive_Device,32 + 32*Node_Num)'映射扩展模块IO  
           endif
       next
       ?"轴号映射完成","连接总轴数："Bus_TotalAxisnum
       wa 200
       SLOT_START(Bus_Slot)        '启动总线
       if return then 
           wdog=1              '使能总开关
           for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1 
               BASE(i)
               DRIVE_CLEAR(0)
               DELAY 50
               '?"驱动器错误清除完成"
               datum(0)            '清除控制器轴状态错误"
               wa 100  
               '"轴使能"
               AXIS_ENABLE=1
           next
           Bus_InitStatus  = 1
           ?"轴使能完成"
           '本地脉冲轴配置
           for i = 0 to PUL_AxisNum - 1
               base(PUL_AxisStart + i)
               AXIS_ADDRESS  = (-1< <16) +  i
               ATYPE = 4
           next
           ?"总线开启成功"      
       else
           ?"总线开启失败"
           Bus_InitStatus = 0
       endif  
   else
       ?"总线扫描失败"
       Bus_InitStatus = 0
   endif
end sub
'*********************************从站节点特殊参数配置*******************************************
'通过SDO方式修改对应对象字典的值修改从站参数(具体对象字典查看驱动器手册)
'**************************************************************************************************
global sub Sub_SetNodePara(iNode,iVender,iDevice,Iaxis)
   if  iVender = $41B and iDevice = $1ab0   then    '正运动24088脉冲扩展轴
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6011+Iaxis*$800,0,5,4)  '设置扩展脉冲轴ATYPE类型
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6012+Iaxis*$800,0,6,0)  '设置扩展脉冲轴INVERT_STEP脉冲输出模式
       NODE_IO(Bus_Slot,iNode) = 32 + 32*iNode      '设置240808上IO的起始映射地址        
   elseif iVender = $66f then              '松下驱动器
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$3741,0,3,0)      '以拨码为ID
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$3401,0,4,$10101)    '正限位电平 $818181
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$3402,0,4,$20202)    '负限位电平 $828282
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,1,7,1)      '齿轮比
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,2,7,1)  
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6092,1,7,10000)    '电机一圈脉冲数
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$607E,0,5,224)      '电机方向0  反转224   
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6085,0,7,4290000000)  '异常减速度
       'SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$1010,1,7,$65766173)  '写EPPROM(写EPPROM后驱动器需要重新上电)
       '?"写EPPR0M OK 请断电重启"    
   elseif iVender = $100000 then            '汇川驱动器
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,1,7,1)      '齿轮比
       SDO_WRITE(Bus_Slot,iNode,$6091,2,7,1)  
   endif
end sub

4.BAS总线初始化关键函数

1）SLOT_SCAN -- 总线扫描

2）AXIS_ADDRESS -- 轴地址设置

3）DRIVE_PROFILE -- 驱动器PDO设置

4）SDO_READ -- 数据字典读取

5）SDO_WRITE -- 数据字典写入

本次，正运动技术EtherCAT运动控制器上位机开发之Python+Qt(三)：PDO配置与SDO读写，就分享到这里。

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审核编辑 黄宇