編碼器概述
編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào),前者稱為碼盤,后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種;按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼,因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān),而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。
在實(shí)際應(yīng)用中,EtherCAT編碼器可以將設(shè)備的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成EtherCAT通信信號(hào),使得控制系統(tǒng)能夠利用EtherCAT協(xié)議在提供納秒級(jí)精確的同步、靈活的拓?fù)涞确矫娴膬?yōu)勢(shì),進(jìn)而能夠以較低的成本實(shí)現(xiàn)精確可靠的控制。
虹科HK-MK5-5002 EtherCAT編碼器
虹科HK-MK5-5002 編碼器模塊是一個(gè)用于 RS422 差分形式輸出的增量編碼器采集模塊。帶有32 位正交解碼計(jì)數(shù)器,以及零脈沖、鎖存信號(hào)的鎖存器可讀取鎖存位置,并把計(jì)數(shù)與鎖存結(jié)果通過總線通信傳遞給控制器,從而實(shí)現(xiàn)分布式的編碼器采集。
該模塊采用4 倍頻對(duì)所有輸入信號(hào)的邊沿進(jìn)行采樣和計(jì)算,可以進(jìn)一步提高分辨率和采集精度。
虹科HK-MK5-5002的輸入通道與輸出通道,EtherCAT通信接口以及電源接口,都擁有對(duì)應(yīng)的LED指示燈,用于快速觀察和診斷信號(hào)與指令狀態(tài)。
測(cè)試過程
Step.1
.1
硬件連接
本文主要進(jìn)行虹科HK-MK5-5002-T000編碼器模塊讀取編碼器數(shù)據(jù)的測(cè)試,以KPA Studio軟件作為EtherCAT端的虛擬主站,轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器時(shí),在KPA上在線檢測(cè)MK5 5002編碼器模塊采集到的數(shù)據(jù)。
在進(jìn)行通信測(cè)試前,首先要對(duì)MK5-5002-T000編碼器模塊進(jìn)行硬件連接,如圖為完成連接后的硬件部分:
編碼器A/B/Z差分信號(hào)分別接入HK-MK5-5002模塊通道1對(duì)應(yīng)的端子;編碼器電源線分別接入HK-MK5-5002模塊的5V和0V對(duì)應(yīng)的端子;
HK-MK5-5002供電電源輸入為通信系統(tǒng)供電或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備端供電,并帶有電氣隔離,其堅(jiān)固的金屬外殼能夠提供出色的電磁屏蔽和散熱性能,IP30防護(hù)等級(jí),確保在苛刻的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中也能穩(wěn)定使用,十分安全可靠。
Step.2
虹科KPA Studio配置
虹科KPA Studio 是一款用于配置,調(diào)試和診斷 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)的工具軟件。該軟件主要有以下兩個(gè)用途:
(1)連接由 KPA 的主站協(xié)議棧開發(fā)出來的 EtherCAT 主站,進(jìn)行 EtherCAT 的網(wǎng)絡(luò)配置和診斷。
(2)與 KPA 的 EtherCAT 主站軟件(MRT)配合,調(diào)試各類 EtherCAT 從站,如伺服,IO 等
配置步驟如下:
1)KPA Studio 以及 MRT_WIN32 安裝完成后,先雙擊 Master(Win32)打開 MRT,打開后臺(tái)任務(wù)有 MRT 的運(yùn)行圖標(biāo)。
2)雙擊“studio”打開KPA Studio軟件,點(diǎn)擊“Run without license”,進(jìn)入操作界面。
3)KPA Studio軟件打開后的界面如下:
?菜單欄:可打開幫助文檔,設(shè)置軟件基本選項(xiàng),打開數(shù)據(jù)記錄,幀記錄等工具;
?工具欄:新建工程,連接主站,刪除主站,拓?fù)滹@示等工具;
?EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯翱冢河糜谂渲?EtherCAT 網(wǎng)絡(luò),如從站排序,從站個(gè)數(shù)等;
?主從站配置/操作窗口:配置主從站的各類參數(shù),操作主從站,如切換狀態(tài)機(jī),修改過程數(shù)據(jù)和郵箱數(shù)據(jù)等;
?從站 ESI 文件窗口:顯示從站 ESI 文件信息,可導(dǎo)入從站 ESI 文件;
?診斷窗口:顯示各類狀態(tài)信息及診斷信息。
4)導(dǎo)入從站ESI文件
在掃描從站之前,請(qǐng)先把該從站的 ESI 文件導(dǎo)入到 Studio 軟件中,以便Studio 掃描到從站后,可自動(dòng)匹配相應(yīng)的 ESI 文件。
在 ESI 文件窗口,右鍵——Open slaves library folder。
打開路徑后,把你的從站 ESI 文件復(fù)制到該路徑下。
回到 ESI 文件窗口,右鍵——Reload slaves library,完成導(dǎo)入。
此時(shí),在從站ESI庫中,找到如圖所示的HK-KB的從站ESI文件,則說明導(dǎo)入成功
Step.3
信號(hào)采集測(cè)試
1)首先,連接本地主站 ,即 Master (WIN32 ),點(diǎn)擊圖中的connect,成功連接后,選擇設(shè)備網(wǎng)卡Usb 3.0 to Gigabit Ethernet Adapt,該網(wǎng)卡用于發(fā)送 EtherCAT 報(bào)文,如下圖。
2)使用HK-MK5-5002通道1采集編碼器數(shù)值,插入網(wǎng)線,連接主站,并給HK-MK5-5002模塊上電。在拓?fù)浯翱谏希益I Master1——Scan configuration 掃描已接線好的從站。
3)如果接線正常,且從站已上線,可掃描到從站,如下圖,已掃到HK-MK5 5002 EtherCAT從站
4)主站掃出從站模塊HK-MK5-5002,鼠標(biāo)點(diǎn)選Master 1,然后在主從站操作口點(diǎn)選State,如圖所示進(jìn)入OP狀態(tài)。
5)在KPA軟件中,鼠標(biāo)點(diǎn)選Process Image,然后轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器,可以觀察到PDO(6000:08-Counter value)的值隨著編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化(下圖分別是編碼器正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)采集效果)。
若編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)方向與計(jì)數(shù)方向相反,可通過設(shè)置對(duì)象字典0x8000.3(Enable direction inversion)為1,使能反向計(jì)數(shù)功能。如需通過CoE設(shè)置參數(shù),需要先將從站狀態(tài)機(jī)切換至Pre-OP,設(shè)置完畢后,需要通過對(duì)象字典F003.01(Save Current Paremeters),賦值0x1234,保存當(dāng)前參數(shù),掉電不丟失,最后將從站狀態(tài)機(jī)OP狀態(tài)。
總結(jié)
虹科HK-MK5-5002 編碼器模塊是一個(gè)用于RS422 差分形式輸出的增量編碼器采集模塊,帶有32 位正交解碼計(jì)數(shù)器,以及零脈沖、鎖存信號(hào)的鎖存器可讀取鎖存位置,并把計(jì)數(shù)與鎖存結(jié)果通過總線通信傳遞給控制器,從而實(shí)現(xiàn)分布式的編碼器采集。該模塊采用4 倍頻對(duì)所有輸入信號(hào)的邊沿進(jìn)行采樣和計(jì)算,可以進(jìn)一步提高分辨率和采集精度。
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