快速入门丨篇七：如何进行运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用？

供稿：深圳市正运动技术有限公司

关键词：正运动,运动控制器,ZCAN
摘要：之前正运动技术与大家分享了，运动控制器的固件升级、ZBasic程序开发、ZPLC程序开发、与触摸屏通讯和输入/输出IO的应用以及运动控制器数据与存储的应用等。

之前正运动技术与大家分享了，运动控制器的固件升级、ZBasic程序开发、ZPLC程序开发、与触摸屏通讯和输入/输出IO的应用以及运动控制器数据与存储的应用等。

　　今天，我们来讲解一下正运动技术运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用。

　　教学视频：《视频教程：如何进行运动控制器ZCAN总线扩展模块的使用？》

　　1、材料准备与控制器接线参考材料准备：

　　1)电脑1台，安装ZDevelop3.01以上版本软件。

　　2)控制器1个。

　　3)24V直流电源2个(主电源，IO电源)。

　　4)总线驱动器+电机(或步进驱动器+电机)若干。

　　5)控制器接线端子若干。

　　6)网线若干。

　　7)连接线若干。

　　8)不同类型扩展模块多个(扩展模块接线参考参见下文)。

　　控制器扩展模块接线参考

　　2、扩展模块的作用

　　当控制器自身的轴资源、IO资源不够用时，可采用扩展模块来扩展，可以扩展脉冲轴、数字量输入输出、模拟量输入输出这三种类型。只有带脉冲轴接口的扩展模块才支持扩展脉冲轴数，总线轴不可扩展。

　　扩展模块按连接方式可分为ZCAN总线扩展模块和EtherCAT扩展模块两类。

　　按产品系列划分，可分为ZCAN扩展模块，EtherCAT扩展模块、ZMIO300扩展模块三大类。

　　IO数字量扩展：ZMC控制器4系列及以上的型号IO点数可扩展至4096点。

　　AIO模拟量扩展：ZMC控制器4系列及以上的型号AIO点数可扩展至520点。

　　ZCAN总线轴扩展：扩展4个脉冲轴，不建议使用过多轴扩展板，可选用支持脉冲轴数较多的控制器型号。

　　控制器可扩展的IO点数可在硬件手册或“命令与输出”窗口输入?*max打印查看。

　　3、ZCAN总线扩展模块分类

　　ZCAN总线扩展模块包含两个系列：可分为ZCAN扩展模块、ZMIO300-CAN扩展模块。

　　ZCAN扩展模块有多种型号，例如ZIO1616MT可扩展16点输入/16点输出(NPN)，

　　ZIO1616M-PNP为16点输入/16点输出(PNP)。

　　ZIO1616MT

　　ZMIO300-CAN扩展模块为立式组合模块，可扩展数字量IO和模拟量，配置如下图：

　　ZMIO300-CAN+16DO+16DI+4DA+4AD

　　4、ZCAN扩展模块

　　ZCAN扩展模块使用CAN总线扩展，带轴号的扩展板建议使用2个，不带轴号的扩展板可以接多个，ZCAN扩展模块可选型号如下，一个ZIO扩展模块上可带16个输入和32个输出点数，单个扩展模块支持扩展2个脉冲轴。

　　扩展模块数字量IO接口默认支持NPN型，ZIO1616-PNP为PNP型。

　　扩展的模拟量输入输出默认0-10V电压型，分辨率为12bit。

　　ZCAN扩展模块使用接线：

　　CAN总线上连接了多个CAN通讯模块时，全部CAN通讯模块的CANL和CANH端口分别接到一起，将最后一个CAN通模块的拨码开关第八位拨为ON(表示CANL与CANH端口之间接入一个120欧姆的电阻)，其他模块的第八位拨码开关无需操作。

　　 CAN通讯必须保证对应GND相连，或是控制器主电源和扩展模块主电源用同一个电源，防止扩展模块烧坏。

　　ZIO系列扩展模块均采用双电源供电，主电源和IO单电源使用两个电源分别供电。

　　ZAIO模拟量扩展模块采用单电源供电，只需要主电源，IO不需要单独供电。

　　ZCAN扩展接线参考如下：

　　采用的模块：ZMC432+ZIO1608+ZAIO0802。

　　CAN扩展时建议使用双绞屏蔽线，屏蔽层接地。

　　5、ZMIO300-CAN扩展模块

　　ZMIO300-CAN扩展模块可搭配子模块如下表：

　　模拟量精度为16位，有NPN和PNP两种输入方式可选，数字量输入输出口带信号状态指示灯。

　　ZMIO300-16DO/ZMIO300-16DOP数字量输出需要单独供电。

　　扩展的模拟量输入输出默认0-10V电压型，分辨率为16bit。

　　ZMIO300-CAN扩展模块使用接线：

　　ZMIO300-CAN扩展模块接线参考如下，与ZCAN扩展模块接线方法相同。

　　八位拨码开关与CAN总线端子定义与功能相同。

　　 CAN通讯必须保证对应GND相连，或是控制器主电源和扩展模块主电源用同一个电源，防止扩展模块烧坏。

　　6、ZCAN扩展IO映射

　　扩展的资源必须映射到控制器本地资源才可使用。

　　不同的CAN扩展模块，IO映射、轴映射方法相同。

　　IO映射采用扩展模块上自带的拨码开关设置，轴映射采用AXIS_ADDRESS指令映射轴号。

　　拨码开关意义：

　　ZCAN扩展模块一般带8位拨码开关，拨ON生效，如图所示:

　　拨码含义如下：

　　1-4：4位CAN ID用于ZCAN扩展模块IO地址映射，对应值0-15。

　　5-6：CAN通讯速度，对应值0-3，可选四种不同的速度。

　　7：预留。

　　8：120欧姆电阻，拨ON表示CANL和CANH之间接入了120欧电阻。

　　拨码1-4选择CAN地址，控制器根据CAN拨码地址来设定对应扩展模块的IO的编号范围，不同地址对应数字量IO编号分配情况如下表：

　　拨码每位OFF时对应值0，ON时对应值1，

　　地址组合值=拨码4×8+拨码3×4+拨码2×2+拨码1。

　　数字量起始IO映射编号从16开始，按16的倍数递增。

　　拨码开关必须在上电之前拨好，上电后重新拨码无效，需再次上电才生效。

　　拨码1-4选择CAN地址，不同地址对应模拟量IO编号分配情况如下表：

　　模拟量AD起始IO映射编号从8开始，按8的倍数递增。

　　模拟量DA起始IO映射编号从4开始，按4的倍数递增。

　　ZCAN通讯速度设置

　　拨码5-6选择CAN通讯速度，组合值范围0-3，对应是速度如下表：

　　速度组合值=拨码5×2+拨码6×1。

　　控制器端通过CANIO_ADDRESS指令设置CAN通讯速度，同样也是有四种速度参数可供选择，需要与组合值对应的扩展模块的通讯速度一致才可以互相通讯。

　　CANIO_ADDRESS指令还可以设置CAN通讯的主从端，缺省值32，做主端。

　　CAN通讯配置情况可在“控制器状态”窗口查看。

　　IO映射和拨码开关设置注意事项：

　　扩展模块拨码开关根据当前已包含IO点数的IN和OP最大者(外部IO接口数+脉冲轴内的IO接口数)。

　　如控制器本身包含28个IN，16个OP，那么第一个扩展模块设置的起始地址应超过最大值28，按IO映射规则应将拨码设置为组合值1(二进制组合值0001，从右往左对应拨码1-4，此时拨码1置ON，其他置OFF)，此时扩展模块上的IO编号为32-47，其中，29-31空缺出来的IO编号舍去不用。

　　后续的扩展模块则依次按IO点数继续确认拨码设置。

　　当控制器或扩展模块的IO编号范围重复时，只有一个有效。建议重新设置拨码使整个控制系统的IO编号均不重复。

　　7、ZCAN总线扩展轴映射

　　CAN总线扩展方式扩展脉冲轴时，可选ZIO16082，扩展两个脉冲轴。

　　扩展轴需要进行轴映射操作，采用AXIS_ADDRESS指令映射，操作方法如下：

　　AXIS_ADDRESS(轴号)=(32*0)+ID '扩展板的本地轴接口0

　　AXIS_ADDRESS(轴号)=(32*1)+ID '扩展板的本地轴接口1

　　ID为扩展板1-4位地址拨码的组合值。

　　映射完成设置ATYPE等轴参数后就可以使用扩展轴，示例：

　　ATYPE(6)=0 '设为虚拟轴

　　AXIS_ADDRESS (6)=2+(32*1)'轴6映射到ZCAN扩展模块ID为2的轴号1

　　ATYPE(6)=8 'ZCAN扩展轴类型，脉冲方向方式步进或伺服

　　UNITS(6)=100 '脉冲当量100

　　SPEED(6)=100 '速度100uits/s

　　ACCEL(6)=1000 '加速度1000units/s^2

　　MOVE(100) AXIS(6) '扩展轴运动100units

　　8、ZCAN扩展模块参考配置

　　配置一：ZIO系列

　　控制模块配置：1个ZMC432+1个 ZIO1632+1个 ZIO16082+1个 ZAIO0802

　　接线完成，正确设置拨码开关，使用ZDevelop软件连接上控制器，打开“控制器”-“控制器状态”窗口，查看ZCAN节点信息，可以看到CAN总线连接的全部设备的信息。

　　ZIO1632的CAN ID设置为1，扩展的数字量输入IO编号为32-47共16个，扩展的数字量输出IO编号为32-63共32个。

　　ZIO16082的CAN ID设置为3，扩展的数字量输入IO编号为64-79共16个，扩展的数字量输出IO编号为64-71共8个，除此之外还带两个脉冲轴。

　　ZAIO0802的CAN ID设置为4，扩展的模拟量输入AD编号为40-47共8个，扩展的模拟量输出DA编号为20-21共2个。

　　配置二：ZMIO300系列

　　控制模块配置：1个ZMC432+1个 ZMIO300-CAN通讯模块+4个ZMIO300-16DI输入+2个 ZMIO300-16DO输出+2个 ZMIO300-4AD+2个 ZMIO300-4DA

　　使用ZDevelop软件连接上控制器，打开“控制器”-“控制器状态”窗口，查看ZCAN节点信息，可以看到CAN总线连接的全部设备的信息。

　　扩展模块CAN ID设置为1，扩展的数字量输入IO编号为32-95共64个，扩展的数字量输出IO编号为32-63共32个，扩展的模拟量输入AD编号为16-23共8个，扩展的模拟量输出DA编号为8-15共8个。

　　9、ZCAN扩展连接状态查看

　　判断CAN扩展板是否连接成功的方法有2种：

　　1)连接上控制器后，打开“控制器状态”窗口，查看ZCAN节点信息里是否有扩展板信息。

　　示例：

　　IF CANIO_STATUS(1) =0 THEN '判断CAN扩展模块的连接状态

　　PRINT"扩展模块1没有连接好"

　　ENDIF

　　2)使用CANIO_STATUS指令判断CAN扩展模块是否接好。
示例：

　　?*CANIO_STATUS '输出所有CAN扩展模块的状态

　　10、ZCAN扩展模块演示例程

　　例程控制模块配置：1个ZMC432+1个 ZIO1632+1个 ZIO16082+1个 ZAIO0802，接线参考图：

  RAPIDSTOP(  2)  WAIT IDLE 
  CANIO_ENABLE = ON  '打开CAN主端功能，缺省为ON  CANIO_ADDRESS = 32        '设置主端，缺省为主端，CAN波特率  500KBPS，对应速度拨码组合值  0  'CANIO_ADDRESS = 32+ 256 '设置主端，CAN波特率为  250KBPS，对应速度拨码组合值  1  'CANIO_ADDRESS = 32+ 512 '设置主端，CAN波特率为  125KBPS，对应速度拨码组合值  2  'CANIO_ADDRESS = 32+ 768 '设置主端，CAN波特率为  1MBPS，对应速度拨码组合值  3 
  delay(  300)                  '延时300ms            '判断扩展板的连接状态  'CanID 1   ZIO1632   in(32)~in(47),op(32)~op(63)  'CanID  3   ZIO16082  in(  64)~in(  79),op(  64)~op(  71),axis*  2  'CanID 4   ZAIO0802  ain(40)~ain(47),aout(20)~aout(21)           IF CANIO_STATUS(1)=1 AND CANIO_STATUS(3)=1 AND CANIO_STATUS(4)=1 THEN '判断IO板的连接状态        PRINT        "扩展模块连接成功"  ELSE  while  1  PRINT  "扩展模块连接失败"          delay(  1000)      wend       ENDIF 
  '扩展板 ZIO16082 轴号映射  atype(6)=0 '设为虚拟轴  atype(  7)=  0  AXIS_ADDRESS(  6)=(  32*  0)+  3     'CANID为3，ZIO16082扩展板的本地轴接口0映射到轴6  AXIS_ADDRESS(7)=(32*1)+3    'CANID为  3，ZIO16082扩展板的本地轴接  1映射到轴  7  '控制ZIO16082的2个轴  BASE(6,7)               '选择扩展轴轴号  ATYPE=  8,  8  UNITS=  100,  100  '脉冲当量设置  SPEED=100,100  ACCEL=1000,1000  DECEL=1000,1000  DPOS=0,0  MPOS=0,0  TRIGGER '自动触发示波器  MOVE(  100,  100)              '两轴直线插补  MOVE_OP(40,ON) '控制ZIO1632的输出  MOVE_OP(  64,ON)  '控制ZIO16082的输出  AOUT(20) = 4095         '控制ZAIO0802的AOUT0输出  10V电压