随查网-如何进行运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用？

之前正运动技术与大家分享了，运动控制器的固件升级、ZBasic程序开发、ZPLC程序开发、与触摸屏通讯和输入/输出IO的应用以及运动控制器数据与存储的应用等。

今天，我们来讲解一下正运动技术运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用。

教学视频

1、材料准备与控制器接线参考

材料准备：

1）电脑1台，安装ZDevelop3.01以上版本软件。

2）控制器1个。

3）24V直流电源2个（主电源，IO电源）。

4）总线驱动器+电机（或步进驱动器+电机）若干。

5）控制器接线端子若干。

6）网线若干。

7）连接线若干。

8）不同类型扩展模块多个（扩展模块接线参考参见下文）。

控制器扩展模块接线参考

2、扩展模块的作用

当控制器自身的轴资源、IO资源不够用时，可采用扩展模块来扩展，可以扩展脉冲轴、数字量输入输出、模拟量输入输出这三种类型。只有带脉冲轴接口的扩展模块才支持扩展脉冲轴数，总线轴不可扩展。

扩展模块按连接方式可分为ZCAN总线扩展模块和EtherCAT扩展模块两类。

按产品系列划分，可分为ZCAN扩展模块，EtherCAT扩展模块、ZMIO300扩展模块三大类。

IO数字量扩展：ZMC控制器4系列及以上的型号IO点数可扩展至4096点。

AIO模拟量扩展：ZMC控制器4系列及以上的型号AIO点数可扩展至520点。

ZCAN总线轴扩展：扩展4个脉冲轴，不建议使用过多轴扩展板，可选用支持脉冲轴数较多的控制器型号。

控制器可扩展的IO点数可在硬件手册或“命令与输出”窗口输入?*max打印查看。

3、ZCAN总线扩展模块分类

ZCAN总线扩展模块包含两个系列：可分为ZCAN扩展模块、ZMIO300-CAN扩展模块。

ZCAN扩展模块有多种型号，例如ZIO1616MT可扩展16点输入/16点输出(NPN)，ZIO1616M-PNP为16点输入/16点输出(PNP)。

ZIO1616MT

ZMIO300-CAN扩展模块为立式组合模块，可扩展数字量IO和模拟量，配置如下图：

ZMIO300-CAN+16DO+16DI+4DA+4AD

4、ZCAN扩展模块

ZCAN扩展模块使用CAN总线扩展，带轴号的扩展板建议使用2个，不带轴号的扩展板可以接多个，ZCAN扩展模块可选型号如下，一个ZIO扩展模块上可带16个输入和32个输出点数，单个扩展模块支持扩展2个脉冲轴。

扩展模块数字量IO接口默认支持NPN型，ZIO1616-PNP为PNP型。

扩展的模拟量输入输出默认0-10V电压型，分辨率为12bit。

ZCAN扩展模块使用接线：

CAN总线上连接了多个CAN通讯模块时，全部CAN通讯模块的CANL和CANH端口分别接到一起，将最后一个CAN通模块的拨码开关第八位拨为ON(表示CANL与CANH端口之间接入一个120欧姆的电阻)，其他模块的第八位拨码开关无需操作。

CAN通讯必须保证对应GND相连，或是控制器主电源和扩展模块主电源用同一个电源，防止扩展模块烧坏。

ZIO系列扩展模块均采用双电源供电，主电源和IO单电源使用两个电源分别供电。

ZAIO模拟量扩展模块采用单电源供电，只需要主电源，IO不需要单独供电。

ZCAN扩展接线参考如下：

采用的模块：ZMC432+ZIO1608+ZAIO0802。

CAN扩展时建议使用双绞屏蔽线，屏蔽层接地。

5、ZMIO300-CAN扩展模块

ZMIO300-CAN扩展模块可搭配子模块如下表：

模拟量精度为16位，有NPN和PNP两种输入方式可选，数字量输入输出口带信号状态指示灯。

ZMIO300-16DO/ZMIO300-16DOP数字量输出需要单独供电。

扩展的模拟量输入输出默认0-10V电压型，分辨率为16bit。

ZMIO300-CAN扩展模块使用接线：

ZMIO300-CAN扩展模块接线参考如下，与ZCAN扩展模块接线方法相同。

八位拨码开关与CAN总线端子定义与功能相同。

CAN通讯必须保证对应GND相连，或是控制器主电源和扩展模块主电源用同一个电源，防止扩展模块烧坏。

6、ZCAN扩展IO映射

扩展的资源必须映射到控制器本地资源才可使用。

不同的CAN扩展模块，IO映射、轴映射方法相同。

IO映射采用扩展模块上自带的拨码开关设置，轴映射采用AXIS_ADDRESS指令映射轴号。

拨码开关意义：

ZCAN扩展模块一般带8位拨码开关，拨ON生效，如图所示:

拨码含义如下：

1-4：4位CAN ID用于ZCAN扩展模块IO地址映射，对应值0-15。

5-6：CAN通讯速度，对应值0-3，可选四种不同的速度。

7：预留。

8：120欧姆电阻，拨ON表示CANL和CANH之间接入了120欧电阻。

拨码1-4选择CAN地址，控制器根据CAN拨码地址来设定对应扩展模块的IO的编号范围，不同地址对应数字量IO编号分配情况如下表：

拨码每位OFF时对应值0，ON时对应值1，地址组合值=拨码4×8+拨码3×4+拨码2×2+拨码1。

数字量起始IO映射编号从16开始，按16的倍数递增。

拨码开关必须在上电之前拨好，上电后重新拨码无效，需再次上电才生效。

拨码1-4选择CAN地址，不同地址对应模拟量IO编号分配情况如下表：

模拟量AD起始IO映射编号从8开始，按8的倍数递增。

模拟量DA起始IO映射编号从4开始，按4的倍数递增。

ZCAN通讯速度设置

拨码5-6选择CAN通讯速度，组合值范围0-3，对应是速度如下表：

速度组合值=拨码5×2+拨码6×1。

控制器端通过CANIO_ADDRESS指令设置CAN通讯速度，同样也是有四种速度参数可供选择，需要与组合值对应的扩展模块的通讯速度一致才可以互相通讯。

CANIO_ADDRESS指令还可以设置CAN通讯的主从端，缺省值32，做主端。

CAN通讯配置情况可在“控制器状态”窗口查看。

IO映射和拨码开关设置注意事项：

扩展模块拨码开关根据当前已包含IO点数的IN和OP最大者（外部IO接口数+脉冲轴内的IO接口数）。

如控制器本身包含28个IN，16个OP，那么第一个扩展模块设置的起始地址应超过最大值28，按IO映射规则应将拨码设置为组合值1（二进制组合值0001，从右往左对应拨码1-4，此时拨码1置ON，其他置OFF），此时扩展模块上的IO编号为32-47，其中，29-31空缺出来的IO编号舍去不用。

后续的扩展模块则依次按IO点数继续确认拨码设置。

当控制器或扩展模块的IO编号范围重复时，只有一个有效。建议重新设置拨码使整个控制系统的IO编号均不重复。

7、ZCAN总线扩展轴映射

CAN总线扩展方式扩展脉冲轴时，可选ZIO16082，扩展两个脉冲轴。

扩展轴需要进行轴映射操作，采用AXIS_ADDRESS指令映射，操作方法如下：

AXIS_ADDRESS(轴号)=(32*0)+ID '扩展板的本地轴接口0

AXIS_ADDRESS(轴号)=(32*1)+ID '扩展板的本地轴接口1

ID为扩展板1-4位地址拨码的组合值。

映射完成设置ATYPE等轴参数后就可以使用扩展轴，示例：

ATYPE(6)=0 '设为虚拟轴

AXIS_ADDRESS (6)=2+(32*1) '轴6映射到ZCAN扩展模块ID为2的轴号1

ATYPE(6)=8 'ZCAN扩展轴类型，脉冲方向方式步进或伺服

UNITS(6)=100 '脉冲当量100

SPEED(6)=100 '速度100uits/s

ACCEL(6)=1000 '加速度1000units/s^2

MOVE(100) AXIS(6) '扩展轴运动100units

8、ZCAN扩展模块参考配置

配置一：ZIO系列

控制模块配置：1个ZMC432+1个ZIO1632+1个ZIO16082+1个ZAIO0802

接线完成，正确设置拨码开关，使用ZDevelop软件连接上控制器，打开“控制器”-“控制器状态”窗口，查看ZCAN节点信息，可以看到CAN总线连接的全部设备的信息。

ZIO1632的CAN ID设置为1，扩展的数字量输入IO编号为32-47共16个，扩展的数字量输出IO编号为32-63共32个。

ZIO16082的CAN ID设置为3，扩展的数字量输入IO编号为64-79共16个，扩展的数字量输出IO编号为64-71共8个，除此之外还带两个脉冲轴。

ZAIO0802的CAN ID设置为4，扩展的模拟量输入AD编号为40-47共8个，扩展的模拟量输出DA编号为20-21共2个。

配置二：ZMIO300系列

控制模块配置：1个ZMC432+1个ZMIO300-CAN通讯模块+4个ZMIO300-16DI输入+2个ZMIO300-16DO输出+2个ZMIO300-4AD+2个ZMIO300-4DA

使用ZDevelop软件连接上控制器，打开“控制器”-“控制器状态”窗口，查看ZCAN节点信息，可以看到CAN总线连接的全部设备的信息。

扩展模块CAN ID设置为1，扩展的数字量输入IO编号为32-95共64个，扩展的数字量输出IO编号为32-63共32个，扩展的模拟量输入AD编号为16-23共8个，扩展的模拟量输出DA编号为8-15共8个。

9、ZCAN扩展连接状态查看

判断CAN扩展板是否连接成功的方法有2种：

1）连接上控制器后，打开“控制器状态”窗口，查看ZCAN节点信息里是否有扩展板信息。

示例：

IF CANIO_STATUS(1) =0 THEN '判断CAN扩展模块的连接状态

PRINT "扩展模块1没有连接好"

ENDIF

2）使用CANIO_STATUS指令判断CAN扩展模块是否接好。

示例：

?*CANIO_STATUS '输出所有CAN扩展模块的状态

10、ZCAN扩展模块演示例程

例程控制模块配置：1个ZMC432+1个ZIO1632+1个ZIO16082+1个ZAIO0802，接线参考图：

RAPIDSTOP(2)WAIT IDLECANIO_ENABLE = ON         '打开CAN主端功能，缺省为ONCANIO_ADDRESS = 32        '设置主端，缺省为主端，CAN波特率500KBPS，对应速度拨码组合值0'CANIO_ADDRESS = 32+ 256   '设置主端，CAN波特率为250KBPS，对应速度拨码组合值1'CANIO_ADDRESS = 32+ 512   '设置主端，CAN波特率为125KBPS，对应速度拨码组合值2'CANIO_ADDRESS = 32+ 768   '设置主端，CAN波特率为1MBPS，对应速度拨码组合值3delay(300)                '延时300ms        '判断扩展板的连接状态'CanID 1   ZIO1632   in(32)~in(47),op(32)~op(63)'CanID 3   ZIO16082  in(64)~in(79),op(64)~op(71),axis*2'CanID 4   ZAIO0802  ain(40)~ain(47),aout(20)~aout(21)       IF CANIO_STATUS(1)=1 AND CANIO_STATUS(3)=1 AND CANIO_STATUS(4)=1 THEN    '判断IO板的连接状态    PRINT      "扩展模块连接成功"ELSE    while 1        PRINT  "扩展模块连接失败"        delay(1000)    wend     ENDIF'扩展板 ZIO16082 轴号映射atype(6)=0     '设为虚拟轴atype(7)=0AXIS_ADDRESS(6)=(32*0)+3    'CANID为3，ZIO16082扩展板的本地轴接口0映射到轴6AXIS_ADDRESS(7)=(32*1)+3    'CANID为3，ZIO16082扩展板的本地轴接1映射到轴7'控制ZIO16082的2个轴BASE(6,7)               '选择扩展轴轴号ATYPE=8,8UNITS=100,100           '脉冲当量设置SPEED=100,100                ACCEL=1000,1000                DECEL=1000,1000                        DPOS=0,0MPOS=0,0TRIGGER                 '自动触发示波器MOVE(100,100)            '两轴直线插补MOVE_OP(40,ON)          '控制ZIO1632的输出MOVE_OP(64,ON)          '控制ZIO16082的输出AOUT(20) = 4095         '控制ZAIO0802的AOUT0输出10V电压

程序执行后，扩展模块输出口状态：

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