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编码器是将信号或数据进行编制、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#xff0c;前者称为码盘#xff0c;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#xff1b;按照工作原理编码器可分为…1. 背景介绍
编码器是将信号或数据进行编制、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。
在实际应用中EtherCAT编码器可以将设备的原始信号转换成EtherCAT通信信号使得控制系统能够利用EtherCAT协议在提供纳秒级精确的同步、灵活的拓扑等方面的优势进而能够以较低的成本实现精确可靠的控制。
2. 设备介绍
虹科HK-MK5-5002 编码器模块是一个用于 RS422 差分形式输出的增量编码器采集模块。带有32 位正交解码计数器以及零脉冲、锁存信号的锁存器可读取锁存位置并把计数与锁存结果通过总线通信传递给控制器从而实现分布式的编码器采集。 该模块采用4 倍频对所有输入信号的边沿进行采样和计算可以进一步提高分辨率和采集精度。
虹科HK- MK5-5002的输入通道与输出通道EtherCAT通信接口以及电源接口都拥有对应的LED指示灯用于快速观察和诊断信号与指令状态。 3. 测试过程
3.1 硬件连接
本文主要进行MK5 5002 T000编码器模块读取编码器数据的测试以KPA Studio软件作为ECAT端的虚拟主站转动编码器时在KPA上在线检测MK5 5002编码器模块采集到的数据。
在进行通信测试前首先要对MK5 5002 T000编码器模块进行硬件连接如图为完成连接后的硬件部分 编码器A/B/Z差分信号分别接入HK-MK5-5002模块通道1对应的端子
编码器电源线分别接入HK-MK5-5002模块的5V和0V对应的端子
HK-MK5-5002供电电源输入为通信系统供电或现场设备端供电并带有电气隔离其坚固的金属外壳能够提供出色的电磁屏蔽和散热性能IP30防护等级确保在苛刻的工业生产环境中也能稳定使用十分安全可靠。
3.2 EtherCAT诊断工具配置
在本次测试中需要用到调试和诊断EtherCAT网络的工具软件本次我们使用的KPA Studio主要有以下用途
1连接由 KPA 的主站协议栈开发出来的 EtherCAT 主站进行 EtherCAT 的网络配置和诊断。
2与 KPA 的 EtherCAT 主站软件MRT配合调试各类 EtherCAT 从站如伺服IO 等
配置步骤如下
1KPA Studio 以及 MRT_WIN32 安装完成后先双击 Master(Win32)打开 MRT打开后台任务有 MRT 的运行图标。 2双击“studio”打开KPA Studio软件点击“Run without license”进入操作界面。 3KPA Studio软件打开后的界面如下 菜单栏可打开帮助文档设置软件基本选项打开数据记录帧记录等工具工具栏新建工程连接主站删除主站拓扑显示等工具EtherCAT 网络拓扑窗口用于配置 EtherCAT 网络如从站排序从站个数等主从站配置/操作窗口配置主从站的各类参数操作主从站如切换状态机修改过程数据和邮箱数据等从站 ESI 文件窗口显示从站 ESI 文件信息可导入从站 ESI 文件诊断窗口显示各类状态信息及诊断信息。
4导入从站ESI文件
在扫描从站之前请先把该从站的 ESI 文件导入到 Studio 软件中以便Studio 扫描到从站后可自动匹配相应的 ESI 文件。
在 ESI 文件窗口右键——Open slaves library folder。 打开路径后把你的从站 ESI 文件复制到该路径下。
回到 ESI 文件窗口右键——Reload slaves library完成导入。
此时在从站ESI库中找到如图所示的HK-KB的从站ESI文件则说明导入成功 3.3 信号采集测试
1首先连接本地主站 即 Master WIN32 点击图中的connect成功连接后选择设备网卡Usb 3.0 to Gigabit Ethernet Adapt该网卡用于发送 EtherCAT 报文如下图。
2使用HK-MK5-5002通道1采集编码器数值插入网线连接主站并给HK-MK5-5002模块上电。在拓扑窗口上右键 Master1——Scan configuration 扫描已接线好的从站。
3如果接线正常且从站已上线可扫描到从站如下图已扫到HK-MK5 5002 EtherCAT从站
4主站扫出从站模块HK-MK5-5002鼠标点选Master 1然后在主从站操作口点选State如图所示进入OP状态。 5在KPA软件中鼠标点选Process Image然后转动编码器可以观察到PDO600008-Counter value的值随着编码器的转动而变化下图分别是编码器正转和反转时的数据采集效果。 若编码器转动方向与计数方向相反可通过设置对象字典0x8000.3Enable direction inversion为1使能反向计数功能。如需通过CoE设置参数需要先将从站状态机切换至Pre-OP设置完毕后需要通过对象字典F003.01Save Current Paremeters赋值0x1234保存当前参数掉电不丢失最后将从站状态机OP状态。
4 总结
HK-MK5-5002 编码器模块是一个用于RS422 差分形式输出的增量编码器采集模块带有32 位正交解码计数器以及零脉冲、锁存信号的锁存器可读取锁存位置并把计数与锁存结果通过总线通信传递给控制器从而实现分布式的编码器采集。该模块采用4 倍频对所有输入信号的边沿进行采样和计算可以进一步提高分辨率和采集精度。
