基于EtherCAT总线的西门子S1500控制器与Kubler编码器通信

2019-08-28夏良辰

锻压装备与制造技术 2019年4期

朱霖，王维，夏良辰

（扬力集团股份有限公司，江苏扬州 225000）

EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统。自动化对通讯一般会要求较短的资料更新时间、资料同步时的通讯抖动量低，而且硬件的成本要低，EtherCAT开发的目的就是让以太网可以运用在自动化应用中。EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本；EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议（SIL3）。

1 Kubler编码器

编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。库伯勒Sendix5868型编码器是具有Profibus接口和可选传感器技术的绝对式多圈编码器，最大分辨率达28bits，可采用直径最大为15mm的盲空心轴，通过西门子S1500系列PLC与库伯勒Sendix5868型编码器通讯可设定其旋转方向，缩放（每一圈的步骤数），预设值，诊断模式等。

2 库伯勒编码器的配置文件

本文采用西门子S1500系列控制器和库伯勒8.5868.12C2.C212编码器建立通讯。首先安装库伯勒厂家提供的编码器GSDML文件，将压缩包内选中的文件后缀是BMP和XML的文件，放入同一个文件夹，之后通过TIA加载GSDML文件，安装即可。安装成功后，显示GSD已经安装。

3 编码器硬件组态

如图1所示在博图V14网络视图中找到编码器，之后拖入到Profnet网络中。

转到设备视图，对编码器进行进一步配置，分配编码器名称，并将Mantel860模块拖入到设备中，选择Tel860，对编码器的IO地址进行分配，此处分配的地址为输入和输出地址从0起始，如图2所示。

4 编码器参数设置

选择Parameter_Submod，对编码器的参数进行配置，配置完成之后，对在线编码器分配设备名称，搜索在线设备，对设备进行名称分配。编码器参数配置界面如图3所示。

（1）Code Sequence Counter Clockwise：编码器计数方向选择，此选项默认关闭，编码器顺时针旋转，数据增大。如果选中此选项，编码器逆时针旋转，数据增大。

（2）Scaling Function Control：选中开启编码器分辨率可修改功能，编码器分辨率设置参见Measuring Units per Revolution和 Total Measuring Range。

（3）Measuring Units per Revolution（MUR）：编码器单圈分辨率（数值范围 1.....216，编码器旋转一圈输出的数值）。

图1 编码器硬件组态图

图2 编码器地址分配图

图3 编码器参数配置图

（4）Total Measuring Range（TMR）：编码器总分辨率设置。①1.....228：针对多圈编码器；②1.....216：针对单圈编码器；③Example：UR=8192,TMR=65536，单圈分辨率为8192，总分辨率为 65536，TMR/MUR=8，编码器旋转圈数为8圈；④Example：MUR=8192,TMR=33554432，单圈分辨率为8192，总分辨率为33554432，TMR/MUR=4096，编码器旋转圈数为4096圈；⑤Example：MUR=8192,TMR=8192，单圈分辨率为8192，总分辨率为8192，TMR/MUR=1，编码器旋转圈数为1圈，编码器即为单圈编码器；⑥ -TMR/MUR=max.212（multiturn） or 1（singleturn）-TMR/MUR=power of 2（e.g.1/4,1/2,1,2,4,8, …,4096），2的X次幂。

（5）Velocity Measuring Unit：编码器输出速度模式选择，共有如下4种可选择。①Steps（positions）/second；②Steps（positions）/0.1second；③Steps（positions）/0.01 second；④revolutions/minute。

5 编码器通讯地址及编程

图4 编码器通讯编程图

编码器输入输出模板解析，ManTel860==Manufacturer Telegram 860。输入地址对应8个字节，前四个字节 0-3（ID0w为编码器位置数据32位无符号整数，后四个字节 4-7（ID4）为编码器的速度数据32位有符号整数读取ID0为编码器位置数据，读取ID4为编码器速度数据，输出地址对应4个字节，最高位为触发位，对Bit31进行操作，Bit31由0变为1后，再变回0，编码器完成一次完整的触发预制数值操作。Bit30-Bit28，始终保持0，Bit27-Bit0，预制数值数据位，置零操作，Q地址为0，则对QD0进行操作，写入QD16#80000000，触发复位置零，10ms延时后，将QD恢复成0，完成置零操作，通讯程序如图4所示。