EtherCat培训资料【精品】

1现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT报告人：商承超22019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT现场总线定义现场总线（FieldBus）是应用在生产现场、在智能化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通讯的系统，也被成为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。传统总线控制系统现场总线控制系统3现场总线类型2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT现场总线类型4常见的现场总线和工业以太网协议现场总线协议：ControlNet、Profibus、Interbus、DeviceNet、CANopen、CC-Link、ASi、IO-LinkProfinet、Ethernet/IP、EtherCAT、Modbus/TCP、SERCOSⅢ2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT工业通讯协议关系布局5现场总线CANopenCANopen协议是一种基于CAN总线的应用层协议。CANopen协议在欧洲广泛应用，已成为欧洲标准EN50325-42019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT6OSI模型中CAN标准和CANopen协议之间的关系2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT7CANopen与CAN报文的关系现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT两者之间的关系8（1）介质访问控制及物理信号使用CAN总线技术；（2）通信速率可以有多种选择；（3）采用对象字典作为通信接口与应用程序的接口；（4）支持主/从、生产者/消费者和客户机/服务器等多种通信模式；（5）制定了多种设备子协议；2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCATCANopen概述9CANopen概述（6）可使用多种线缆和连接器；（7）数据通信可采用事件驱动、远程请求、同步传输等多种方式；（8）采用心跳报文、节点保护、寿命保护等多种设备监控方式，有利于节点之间的可靠通信；（9）提供典型的预定义主/从连接组，最多可支持127个节点；（10）提供很大的灵活性，应用非常广泛。2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT10总线速度与总线长度之间的关系2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT11对象字典（OD：ObjectDictionary）对象字典是一个有序的对象组每个对象采用一个16位的索引来寻址定义了一个8位的子索引来方为数据结构中的单个元素2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT12CANopen对象字典通用结构2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT13对象字典和通讯对象之间的关系2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT14通讯对象2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT通讯对象表15对象字典示例2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT16CANopen通讯2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCATCANopen通讯模型定义了4种报文（通讯对象）：网络管理报文（NMT）服务数据对象SDO(ServiceDataObject）过程数据对象PDO（ProcessDataObject）预定义报文或者特殊功能对象17网络管理报文（NMT）基于主从式的结构一个CANopen网络中只有一个NMT主节点作用节点状态控制•初始化状态•预操作状态•操作状态•停止状态错误控制•NodeGuarding•Heartbeart节点启动(boot-up)2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT18NMTModuleControl只有NMT-Master节点能够传送NMTModuleControl报文。所有从设备必须支持NMT模块控制服务。NMTModuleControl消息不需要应答。NMT消息格式2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT19NMT主机命令2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT20NMT服务2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT21MNT节点保护（NMTNodeGuarding）通过节点保护服务，MNT主节点可以检查每个节点的当前状态NMT-Slave节点发送如下报文应答2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT22Heartbeat一个节点可被配置为产生周期性的被称作心跳报文（Heartbeat）的报文2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT23NMTBoot-up（节点启动)NMT-slave节点发布Boot-up报文通知NMT-Master节点它已经从initialising状态进入pre-operational状态。NMT-MasterÍNMT-Slave2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT24过程数据对象PDO（ProcessDataObject用来传输实时数据，数据从一个生产者传到一个或多个消费者。数据传送限制在1到8个字节PDO通讯没有协议规定。PDO数据内容只由它的CANID定义每个PDO在对象字典中用2个对象描述PDO通讯参数：包含哪个COB-ID将被PDO使用，传输类型，禁止时间和定时器周期PDO映射参数：包含一个对象字典中对象的列表，这些对象映射到PDO里，包括它们的数据长度（inbits）。生产者和消费者必须知道这个映射，以解释PDO内容PDO消息的内容是预定义,映射应用对象到PDO中是在设备对象字典中描述的。2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT25PDO通信参数2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT26PDO通信参数2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT27PDO映射参数2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT28PDO映射参数2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT29PDO例程讲解2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT30PDO例程讲解2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCATRPDOTPDO31PDO例程讲解2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT32服务数据对象SDO(ServiceDataObject)通过使用索引和子索引（在CAN报文的前几个字节），SDO使客户机能够访问设备（服务器）对象字典中的项（对象）SDO允许传送任何长度的数据（当数据超过4个字节时分拆成几个报文）协议是确认服务类型：为每个消息生成一个应答（一个SDO需要两个ID）,SDO请求和应答报文总是包含8个字节（没有意义的数据长度在第一个字节中表示，第一个字节携带协议信息）。SDO通讯有较多的协议规定。2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT33SDO报文格式2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT34SDO报文格式2019/9/16水现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT35SDO应用举例2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT36预定义报文或者特殊功能对象2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT同步（SYNC）时间标记对象（TimeStamp）紧急事件（Emergency）节点/寿命保护（Node/Lifeguarding）372019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT38SDO客户读取报文当客户节点想从服务器读取数据时，向服务器发送请求报文（client→server），通信报文2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT39CANopen设备2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCATCAN通讯接口、对象字典和应用程序之间的联系40总结：上面提到的通讯对象类型中有二个对象用于数据传输它们采用二种不同的数据传输机制实现：SDO用来在设备之间传输大的低优先级数据，典型的是用来配置CANopen网络上的设备。PDO用来传输8字节或更少数据，没有其它协议预设定（意味着数据内容已预先定义）。一个CANopen设备必须支持一定数量的网络管理服务（管理报文，administrativemessages），需要至少一个SDO。每个生产或消费过程数据的设备需要至少一个PDO。所有其它的通讯对象是可选的。2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT41CiADraftStandardProposal4021PROFILEPOSITIONMODE(标准位置模式)2HOMINGMODE(回原点模式)3INTERPOLATEDPOSITIONMODE(插补位置模式)4PROFILEVELOCITYMODE(标准速度模式)5PROFILETORQUEMODE(标准转矩模式)6VELOCITYMODE(速度模式)2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT42PROFILEPOSITIONMODE(标准位置模式)Object607Ah:Targetposition(Po350;Po351)Object607Bh:PositionrangelimitObject607Dh:SoftwarepositionlimitObject607Fh:MaxprofilevelocityObject6080h:MaxmotorspeedObject6081h:Profilevelocity(Po330)Object6082h:EndvelocityObject6083h:Profileacceleration(Po310)Object6084h:Profiledeceleration(Po311)Object6085h:QuickstopdecelerationObject6086h:Motionprofiletype(Po328)Object60C5h:MaxaccelerationObject60C6h:Maxdeceleration2019/9/16现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCATObject6062h:Positiondemandvalue(Po910;Po911)Object6064h:Positionactualvalue(Po956;Po957)Object6065h:FollowingerrorwindowObject6066h:FollowingerrortimeoutObject6067h:PositionwindowObject6068h:PositionwindowtimeObject60F4h:Followingerroractualvalue(Po912;Po913)43HOMINGMODE(回原点模式)Object607Ch:Homeoffset(Po123;Po124)Object6098h:Homingmethod(Po555)Object6099h:Homingspeeds6099h.1hSpeedduringsearchforswitch(Po120)6099h.2hSpeedduringsearchforzero(P