本文主要是介绍倍福Hot Connect的背景知识,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
倍福Hot Connect的背景知识
一、软件授权
不需要购买额外的软件授权,也不需要安装软件模块,属于系统自带的功能,进行简单设置即可使用。
二、热切换时间
普通的EK耦合器+EL模块组合设置成一个整体热连接组的时候,整组模块在掉线和上线的间隔上,不建议小于1秒时间,官方说明切换时间会持续数秒钟;但是为了满足快速切换的使用场景,例如需要对设备的工具头进行快切更换,这种情况下若是切换时间要求小于1s,则需要使用支持Fast Hot Connect的耦合器,例如EK1101-0080。普通的耦合器例如EK1100或者EK1101是不支持Fast Hot Connect的,而且Fast Hot Connect的模块EK1101-0080也不可以直接连入EtherCAT网络,需要通过支持Fast Hot Connect的模块,例如EK1122-0080来连入EtherCAT网络,不可以直接连入EK1122或者EK1100或者EK1101或者CU1128等普通的RJ45网口上。
三、同步单元设置(SyncUnit)
设置成热连接组的一组模块,会在EtherCAT网络中自动生成对应此组模块的同步单元,一个同步单元对应一个单独的Frame,Frame都只能由EtherCAT主站发出,Frame经过从站的时候,从站从Frame上读写数据,设置成热连接组的一组模块享有一个单独的Frame,因此这组模块和主站的数据交互是不受其他Frame影响,不受其他从站模块影响的,基于此原因,设为热连接组的模块们可以随便换到EtherCAT网络的任何空闲网口位置上,而不再受限于从站模块物理连接顺序的制约。
需要注意上述“空闲网口”的含义,在一个EtherCAT网络中,从站的物理连接顺序是不可以随意变动的,这是因为EtherCAT网络中主站对从站的编址默认是自动按从站的物理连接顺序进行的,上电后主站扫描并识别从站后,这个硬件配置对于主站而言就固定了(从站的位置,数量,类型都固定了),这种情况下,假定用户断开一个EK1100及其后面的IO模块,从而使它之前的EK1100空余出一个OUT口,那么这个OUT口不是空闲网口,因为此口之前是使用的,而且配置有耦合器和IO模块,那什么是空闲网口呢?例如用户使用了CU1128做了星型拓扑的结构,但是CU1128的8个网口并没有全部使用,只使用了X1,X2,X4,那么主站在扫描硬件并激活配置后,CU1128的X3,X5,X6,X7就是空闲网口,如果用户把X1网口下的某一个EK1101及其所挂载的IO模块设为了热连接组,那么此热连接组就可以插到X3或者X5,X6,X7任何一个网口上使用,这就是空闲网口的含义。
四、何时操作
如上所述,Hot Connect Group(热连接组)上线后,需要持续数秒钟时间才可以切换到OP状态(Operational State),只有切到了OP状态,PDO数据才允许传输,可以对热连接组的模块进行实际意义上的操作,设为热连接组的模块们在切到OP状态之前,会保持为SafeOP状态,此状态只允许传输SDO数据,不允许传输PDO数据。因此为了确保程序上可以准确及时地对模块做出上线识别并进行响应,倍福官方强烈推荐在程序中对关注的模块持续监测其WcState值和Status值,只有WcState=0且Status=8的时候,表明模块已经能够进行正常的过程数据交换,模块本身已经可以进行正常操作,此时可以在程序中使用模块的数据。
五、编址模式
前面简单叙述了EtherCAT对从站的编址方式,默认的编址方式是自动按从站位置顺序进行编址,通常在一个EtherCAT网络中从第一个模块开始地址为1001,之后按顺序进行递增第二个模块的地址为1002,第三个为1003…但是,EtherCAT也支持其他三种编址模式,分别为SSA(Second Slave Address),Data Word,Explicit Device Identification.
SSA
这种编址方式本质上是把从站的地址写入一个EEPROM中,主站从EEPROM中读取这个值作为从站的地址使用,这就要求从站必须具备EEPROM,一般Beckhoff的ESC芯片ET1100,ET1200本身是带有EEPROM的,其他第三方的ESC芯片例如亚信AX58100,英飞凌XMC4300/XMC4800,美国微芯LN9255,还有其他基于例如Xilinx FPGA的软IP core方案等,是否带有片载EEPROM或者外部挂载EEPROM芯片的方式实现SSA特性要看生产商的实现方案。
对于支持SSA特性的EtherCAT从站,可以通过设置Config Station Alias(ADO 0x0012)的值实现从站的地址配置,主站读取此值作为从站地址。
Data Word
倍福的EL模块都支持此种编址模式,此种编址模式是把从站的地址存储在一个名为ADO(Address Offset)寄存器的地方,这个寄存器之前是限制为0x1000,后续不再限制其地址,可以是任何值,但是这个值必须在从站的ESI文件(通常为xml格式的文本文件,例如Beckhoff EK11xx.xml文件就是所有EK11xx模块共用的一个ESI文件)中给出,目前倍福的EK1101在进行热连接设置时使用的就是这种编址方式,而且ADO的寄存器仍旧沿用了0x1000地址。
Explicit Device Identification
这种编址模式是从站把自身地址存储在ESC芯片中地址为0x0134寄存器里,这个0x0134寄存器作为ADO寄存器,主站从这里读取并把它作为从站的地址,一些第三方带拨码的EtherCAT设备,例如带外部地址拨码的伺服驱动器,或者IO模组就有支持此种编码方式的设备。
六、常用模块
在倍福的官方文档中,理论上支持设置成热连接的最小单元就是单个的IO模块或者伺服,实际上在使用的时候一般最小的设置单元就是耦合器EK1101或EK1100+其后挂载的EL模块,或者单个伺服也允许设置成热连接组。
EK1100
EK1100是EtherCAT的耦合器(Coupler),其后可以挂载EL模块,例如EL1008,EL2008,EL3024,EL6002等等,EK1100支持SSA特性,可以使用写入EEPROM的方式来固定其地址,即Config Station Alias(ADO 0x0012).需要注意的是写入完毕后必须对EK1100下电重启方可生效,是否写入成功可以通过读取ADO寄存器来判断。
EK1101
EK1101是带有外部地址拨码的EtherCAT耦合器,相比于EK1100这种“软”方式实现从站地址设置的方式,EK1101可以认为是“硬”方式实现从站地址设置,EK1101使用 Data Word的方式,其地址存储在ADO为0x1000的寄存器中,这里的值读取自EK1101的外部地址拨码,使用EK1101可以防止意外修改EEPROM导致的从站地址丢失问题。
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