運動控制卡/運動控制器的ZCAN總線ZMIO310擴展模塊使用

本節課程主要分為八個部分給大家講解ZCAN擴展模塊的使用，分別是：

一、ZMIO310系列擴展模塊介紹

二、ZMIO310-CAN通訊模塊的接線

三、ZMIO310-CAN通訊模塊介紹及撥碼開關設置

四、ZMIO310子模塊接線參考

五、ZMIO310-CAN擴展模塊功能驗證

六、ZMIO310-CAN擴展模塊模擬量量程修改

七、ZMIO擴展模塊常見問題分析

八、ZMIO擴展模塊相關指令說明

ZMC408CE硬件介紹

ZMC408CE是正運動推出的一款多軸高性能EtherCAT總線運動控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盤等通訊接口，ZMC系列運動控制器可應用于各種需要脫機或聯機運行的場合。

ZMC408CE支持8軸運動控制，最多可擴展至32軸，支持直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨等功能。ZMC408CE支持PLC、Basic、HMI組態三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE支持8軸運動控制，可采用脈沖軸（帶編碼器反饋）或EtherCAT總線軸，通用IO包含24路輸入口和16路輸出口，部分IO為高速IO，模擬量AD/DA各兩路，EtherCAT最快125us的刷新周期。ZMC408CE支持8個通道的硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出，還支持8通道PWM輸出，對應的輸出口為OUT0-7，支持8個通道同時觸發硬件比較輸出。

01 ZMIO310系列擴展模塊

ZMIO310系列擴展模塊是立式總線擴展模塊，可支持EtherCAT和CAN兩種總線方式擴展數字量IO、模擬量AD和DA。

當控制器本體的IO、AD和DA等資源不夠時，可以通過耦合器模塊（ECAT、CAN通訊模塊）搭配其他擴展子模塊進行擴展；

子模塊包含數字量輸入口DI、數字量輸出口DO、模擬量輸入口AD、模擬量輸出口DA模塊。ZMIO310-CAN通訊模塊最多可擴展16個子模塊（支持混合擴展），其中可擴展的DI、DO、AD和DA子模塊最大數量分別為6個、6個、3個、3個；實際數量還要根據各模塊功耗進行限定。

例如：擴展6個DO、6個DI和3個AD后就只能再擴展1個DA。

耦合器和子模塊分類如下：

今天主要介紹ZMIO310-CAN搭配子模塊的使用，與控制器連接的系統框圖如下：

02 ZMIO310-CAN通訊模塊的接線

1、CAN總線上連接了多個ZMIO310-CAN通訊模塊時，將全部CAN模塊的CANL和CANH端分別接到一起（CANL接CANL、CANH接CANH）。

2、在CAN總線最兩端接口各并接一個120歐的終端電阻，匹配電路阻抗，保證通訊穩定性。即控制器端需要在CANL和CANH之間并聯接入一個120歐電阻，還有最后一個ZMIO310-CAN通訊模塊的撥碼開關第八位撥為ON（表示在最后ZMIO310-CAN通訊模塊的CANL與CANH端口之間并聯接入一個120歐姆的電阻）。

3、通訊線推薦使用雙絞屏蔽線，屏蔽層需可靠接地。

4、要保證控制器的主電源的公共端和ZMIO310-CAN通訊模塊的電源的公共端接到一起（俗稱“共零”），以防止CAN芯片燒壞；

5、此擴展模塊采用雙電源供電，即耦合器模塊（ZMIO310-CAN通訊模塊）采用一個電源，擴展子模塊采用另一個電源（在電源功率足夠的情況下，子模塊可使用同一個電源供電，但不可與耦合器模塊使用同一個電源）。

6、布線還要注意強電和弱電布線要拉開距離，建議20cm以上。

03 ZMIO310-CAN通訊模塊介紹及撥碼開關設置

8個撥碼開關的含義如下

1、撥碼1-4：4位撥碼開關用于ZMIO310-CAN擴展模塊IO口等起始地址的映射，4位二進制位組合值對應值范圍0-15；組合值=(撥碼4)×8+(撥碼3)×4+(撥碼2)×2+（撥碼1)。

控制器根據ZMIO310-CAN通訊模塊的撥碼地址來設定對應擴展模塊的IO起始地址及AD與DA的起始地址。模擬量AD起始IO映射編號從8開始，按8的倍數遞增。模擬量DA起始IO映射編號從4開始，按4的倍數遞增。

不同撥碼ID對應模擬量AD/DA編號分配情況如下表。

2、撥碼5-6：CAN通訊速度，組合值對應值范圍0-3，可選四種不同的速度，一般CAN通訊速度默認即可，干擾嚴重可以降低CAN的通訊速度，同時需要通過控制器端通過CANIO_ADDRESS指令來修改控制器端（主端）的CAN通訊速度與ZMIO310-CAN通訊模塊一致才可以正常通訊。

速度組合值=(撥碼6)×2+(撥碼5)×1，組合值范圍 0-3。

對應的通訊速度如下表所示。

3、撥碼7：特殊功能預留。

4、撥碼8：120歐電阻，撥ON表示CANL和CANH間并聯接入一個120歐電阻，連接了多個ZMIO310-CAN通訊模塊時只需要把最后一個ZMIO310-CAN通訊模塊的第8位撥為ON即可。

#注意：

撥碼開關要注意設置，可能出廠的時候撥碼開關全部處于ON的狀態。

撥碼開關必須在上電之前撥好，上電后重新撥碼無效，需再次上電才生效，還有ZMIO310-CAN通訊模塊連接擴展子模塊，也不支持熱插拔。

撥碼開關的設置

1、CAN地址撥碼，要求整個控制系統的IO編號不得重復，控制器端本地IO地址的范圍可以通過RTSys軟件點擊【控制器】→【控制器狀態】→【Zcan節點】查看相關信息。

上圖是ZMC432控制器的本地數字量IO與模擬量IO的分布情況，針對擴展數字量IO的ZMIO310-CAN擴展模塊。我們需要要求ZMIO310-CAN擴展模塊的IO起始地址要大于輸入口編號的最大值29，同時大于輸出口編號的最大值17，查數字量IO組合值對照表得ZMIO310-CAN通訊模塊的地址撥碼的組合值要大于等于1。

2、CAN通訊速度：一般使用默認速度即可，都撥到OFF。

3、特殊功能預留，一般撥到OFF。

4、最后一個ZMIO310-CAN通訊模塊第8位要撥到ON。

04 ZMIO310子模塊接線參考

ZMIO310-16DI數字量輸入子模塊接線參考

1、輸入端口NPN型接線參考：

2、輸入端口PNP型接線參考：

ZMIO310-16DO/DOP數字量輸出子模塊接線參考

1、輸出端口NPN型接線參考：

2、輸出端口PNP型接線參考：

ZMIO310-4AD模擬量輸入子模塊接線參考

1、電壓輸入端口接線示意圖：

2、電流輸入端口接線示意圖：

ZMIO310-4DA模擬量輸出子模塊接線參考

1、電壓輸出端口接線示意圖：

2、電流輸出端口接線示意圖：

05 ZMIO310-CAN擴展模塊功能驗證

1、斷電重啟后，觀察ZMIO310-CAN通訊模塊的ERR燈是否熄滅，擴展模塊如果和主端控制器正常通訊上的話，ZMIO310-CAN通訊模塊的燈應該是POW[亮]、RUN[亮]、ERR[滅]。

2、通過RTSys軟件點擊【控制器】→【控制器狀態】→【Zcan節點】可查看到ZMIO310-CAN擴展模塊的IO起始編號等信息。

3、ZMIO310-CAN擴展模塊IO口監控。

RTSys軟件點擊【工具】→【輸入口/輸出口】→【IO選擇】，即可監控對應IO口的IO信息。

4、ZMIO310-CAN擴展模塊模擬量的監控。RTSys軟件點擊【工具】→【AD/DA】，即可監控對應的模擬量輸入輸出口的相關信息。

ZMIO310的模擬量輸入輸出子模塊是16位的，所以擴展模塊的最大刻度值要手動選擇65535，模擬量輸入口懸空是會顯示一定的數值，這是芯片固有特性，通常無需特別關注。若對此較為敏感，可考慮接入模擬量的地以觀察效果。

06 ZMIO310-CAN擴展模塊模擬量量程修改

ZMIO310-CAN通訊模塊可以讀寫模擬量的量程，具體指令如下：

寫：CANIO_INFO(canid,17, moduleid)=量程類型編號讀：?CANIO_INFO(canid,17, moduleid)

參數說明：

canid：擴展模塊的撥碼ID（既撥碼1-4的組合值）。

moduleid：從耦合器后面接的第一個擴展子模塊算起，子模塊地址按接入耦合器的順序，從0依次編號。

ZMIO310的模擬量輸入輸出有以下模式可以選擇，量程類型如下：

通過RTSys軟件在線命令下發即可設置，同時通過RTSys軟件的在線命令也可以查詢當前子模塊的模擬量量程信息。

07 ZMIO擴展模塊常見問題分析

1、CAN擴展模塊的POW[亮]、RUN[亮]、ERR[亮]和控制器通訊不上，RTSys軟件在【控制器】→【控制器狀態】→【Zcan節點】界面也看不到擴展模塊的信息。

A.參考第二節的接線內容，排查接線是否正常，通過萬用表排查導線是否良好會不會有接觸不良的情況，導線是否使用雙絞屏蔽線，屏蔽層可靠接地，擴展板是否使用雙電源供電。

B.控制器端是否接120歐電阻，最后面一個擴展模塊撥碼開關8是否撥到ON。

C.撥碼開關是否設置正確，沒有和本體及其他擴展模塊有IO地址的沖突。

D.是否存在干擾源，把控制器和擴展模塊的所有IO端子及軸接口等其他接線端子排都拔下來，其他無關的設備先斷電，然后斷電重啟看看是否可以通訊上。

E.控制器的CAN是否是主端模式（CANIO_ADDRESS的bit5有被置1，例如：CANIO_ADDRESS=32），CAN通訊的波特率和擴展模塊是否一致。

F.考慮硬件是否燒壞，替換控制器及擴展模塊測試查看。

2、擴展模塊有一些IO響應正常，有一些IO響應異常。

通過RTSys軟件點擊【控制器】→【控制器狀態】→【Zcan節點】可查看到各個ZCAN擴展模塊的IO編號范圍是否有沖突。存在IO沖突的話可通過前四位撥碼開關重新設置撥碼值，重新上電重啟。

3、擴展模塊的模擬量輸出值讀取不到。

A.檢查DA模塊的電源正極(E+24V)和電源負極(EGND)有連接，給子模塊供電。接線參考四章節的ZMIO310-4DA模擬量輸出子模塊接線圖。

B.可以通過RTSys軟件在線命令欄發送"?CANIO_INFO"讀取當前模擬量子模塊的模式或量程是否滿足測試需求，如不滿足可通過CANIO_INFO指令修改模擬量子模塊的模式或量程。

08 ZMIO擴展模塊相關指令說明

1、CANIO_ADDRESS -- CAN通訊設置

2、CANIO_INFO-- CAN擴展板信息

3、CANIO_ENABLE -- CAN使能

本次，正運動技術運動控制卡/運動控制器的ZCAN總線ZMIO310擴展模塊的使用，就分享到這里。

更多精彩內容請關注“正運動小助手”公眾號，需要相關開發環境與例程代碼，請咨詢正運動技術銷售工程師。

本文由正運動技術原創，歡迎大家轉載，共同學習，一起提高中國智能制造水平。文章版權歸正運動技術所有，如有轉載請注明文章來源。

審核編輯 黃宇