宁夏建设注册中心网站,注册帐号,帝国建站软件,显示网站运行时间代码EtherCAT 是运动控制领域主要的通信协议#xff0c;开源EtherCAT 主站协议栈 IgH 和SOEM 两个项目#xff0c;IgH 相对更普及一些#xff0c;但是它是基于Linux 内核的方式#xff0c;比SOEM更复杂一些。使用IgH 协议栈编写一个应用程序#xff0c;控制EtherCAT 伺服电机驱… EtherCAT 是运动控制领域主要的通信协议开源EtherCAT 主站协议栈 IgH 和SOEM 两个项目IgH 相对更普及一些但是它是基于Linux 内核的方式比SOEM更复杂一些。使用IgH 协议栈编写一个应用程序控制EtherCAT 伺服电机驱动器是比较简单的。但是要实现一个通用的EtherCAT 组件库例如IEC61131-3 ,或者IEC61499功能块就复杂一些了例如动态地加入一个从站驱动器通过组件控制某一个从站。
本博文研究基于组件的EtherCAT 程序架构及其实现方法。
背景技术
CiA402 运动控制的CANopen 驱动器规范 EtherCAT 的运动控制器是基于CANopen 的CiA402规范。这套配置文件规范标准化了伺服驱动器、变频器和步进电机控制器的功能行为。它定义了状态机控制字状态字参数值它们映射到过程数据对象PDO配置文件已在 IEC 61800-7 系列中部分实现国际标准化。
COE 协议
CANopen Over EtherCAT 协议被称为COE它的架构为 正是由于如此基于EtherCAT 的运动控制器的控制方式PDO 定义控制方式都是类似的。
主要的一些数据对象 PLCopen 运动控制库 最著名的运动控制的标准应当数PLCopen 运动控制库它是PLC 上的一个功能块集。PLC 的应用程序通过这些功能块能够方便地实现运动控制。但是这些功能块如何实现如何与硬件驱动结合。内部实现应该是比较复杂的。笔者看来应该有两种方式 PLC 内嵌运动控制模型 通过Ethercat 总线外接运动控制模块
两种结构的实现方法应该各不相同。是否有支持etherCAT 的PLCopen 功能块库
EtherCAT 主站程序 EtherCAT 协议是倍福公司提出的从站通常使用专用ASIC 芯片FPGA 实现而主站使用通用Ethernet接口和软件实现。EtherCAT 主站协议有专业公司开发的商业化产品也有开源代码下面是两个比较流行的EtherCAT Master
IgHSOEM 感觉IgH 更普及一点于是我们选择IgH 协议栈。
EtherCAT 组件设计
IgH 主要实现Ethercat 协议数据帧的映射以及通过Ethernet 发送和接收。如果设计成为组件库许多参数需要可编程比如 多少从站 每个从站的位置 每个从站的操作模型操作算法 每个从机的状态 本项目的基本思路是构建一个从站类每个物理从站对应一个虚拟从站应用程序通过虚拟从站控制从站将虚拟从站的参数映射到物理从站参数通过Ethercat 网络发送和接收。
从站类SevoController Class与主站类Master Class 为了实现动态的建立和控制从站采用虚拟从站类。为每个物理的从站创建一个从站类SevoController). 该类型中包含了物理伺服驱动控制器的参数和状态。应用程序可以通过修改SevoController 的参数实现对物理伺服的驱动。 为了相对于我们同时设立一个Master 类Master Class)。存放主站的参数。
系统架构 从上图可见使用Slaver 类作为应用程序和EtherCAT 底层的接口。EtherCAT 底层程序读取Slave 的参数对EtherCAT 初始化并且建立一个EtherCAT 线程周期扫描各个从站。
从站类slave class
#ifndef _SEVOCONTROLLER_H
#define _SEVOCONTROLLER_H#include errno.h
#include signal.h
#include stdio.h
#include string
#include sys/resource.h
#include sys/time.h
#include sys/types.h
#include unistd.h
#include sys/mman.h
#include stdint.h
#include ecrt.h
#define PROFILE_POSITION 1
#define VEOLOCITY 2
#define PROFILE_VELOCITY 3
#define PROFILE_TORQUE 4
#define HOMING 6
#define CYCLICE_SYNC_POSITION 8
using namespace std;
struct pdo_offset
{unsigned int ctrl_word;unsigned int operation_mode;unsigned int target_velocity;unsigned int target_position;unsigned int profile_velocity;unsigned int status_word;unsigned int mode_display;unsigned int current_velocity;
};
class SevoController
{
public:pdo_offset offset;uint16_t position;uint32_t vendor_id;uint32_t product_code;uint32_t position_actual;uint32_t velocity_actual;uint32_t operation_modes;uint32_t target_velocity;uint32_t target_position;uint32_t profile_velocity;ec_slave_config_t *slave_config;void eventAction(string EventName);SevoController(uint32_t Position, uint32_t Vendor_id, uint32_t Product_cdode, uint32_t Modes_operation);
};
#endif
控制代码
#include ecrt.h
#include stdio.h
#include errno.h
#include sys/resource.h
#include list
#include SevoController.hpp
#include pthread.h
void check_domain_state(void);
void check_slave_config_states(void);
pthread_t cycle_thread;
int cycles;
int Run 1;
ec_master_t *master NULL;
static ec_master_state_t master_state {};static ec_domain_t *domainServo NULL;
static ec_domain_state_t domainServo_state {};
static uint8_t *domain_pd NULL;
std::listSevoController * SevoList;
ec_pdo_entry_reg_t *domainServo_regs;
static ec_pdo_entry_info_t pdo_entries[] {/*RxPdo 0x1600*/{0x6040, 0x00, 16},{0x6060, 0x00, 8 }, {0x60FF, 0x00, 32},{0x607A, 0x00, 32},{0x6081, 0x00, 32},/*TxPdo 0x1A00*/{0x6041, 0x00, 16},{0x6061, 0x00, 8},{0x606C, 0x00, 32}
};static ec_pdo_info_t Slave_pdos[] {// RxPdo{0x1600, 5, pdo_entries 0},// TxPdo{0x1A00, 3, pdo_entries 5}};static ec_sync_info_t Slave_syncs[] {{0, EC_DIR_OUTPUT, 0, NULL, EC_WD_DISABLE},{1, EC_DIR_INPUT, 0, NULL, EC_WD_DISABLE},{2, EC_DIR_OUTPUT, 1, Slave_pdos 0, EC_WD_DISABLE},{3, EC_DIR_INPUT, 1, Slave_pdos 1, EC_WD_DISABLE},{0xFF}};
int ConfigPDO()
{domainServo ecrt_master_create_domain(master);if (!domainServo){return -1;}//domainServo_regs new ec_pdo_entry_reg_t[9];std::listSevoController *::iterator it;int index 0;for (it SevoList.begin(); it ! SevoList.end(); it){domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x6040, 0x00, ((**it).offset.ctrl_word)};domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x6060, 0x00, ((**it).offset.operation_mode)};domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x60FF, 0x00, ((**it).offset.target_velocity)};domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x607A, 0x00, ((**it).offset.target_position)};domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x6081, 0x00, ((**it).offset.profile_velocity)};domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x6041, 0x00, ((**it).offset.status_word)};domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x6061, 0x00, ((**it).offset.mode_display)};domainServo_regs[index] {0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code, 0x606C, 0x00, ((**it).offset.current_velocity)};printf(product_code:%x\n, (**it).product_code);}domainServo_regs[index] {}; ////for (it SevoList.begin(); it ! SevoList.end(); it){(**it).slave_config ecrt_master_slave_config(master, 0, (**it).position, (**it).vendor_id, (**it).product_code);ecrt_slave_config_pdos((**it).slave_config, EC_END, Slave_syncs);}//if (ecrt_domain_reg_pdo_entry_list(domainServo, domainServo_regs)){printf(PDO entry registration failed!\n);return -1;}return 0;
}
void check_master_state(void)
{ec_master_state_t ms;ecrt_master_state(master, ms);if (ms.slaves_responding ! master_state.slaves_responding){printf(%u slave(s).\n, ms.slaves_responding);}if (ms.al_states ! master_state.al_states){printf(AL states: 0x%02X.\n, ms.al_states);}if (ms.link_up ! master_state.link_up){printf(Link is %s.\n, ms.link_up ? up : down);}master_state ms;
}
void *cyclic_task(void *arg)
{uint16_t status;// int8_t opmode;static uint16_t command 0x004F;printf(Cycles Task Start\n);while (Run){ecrt_master_receive(master);ecrt_domain_process(domainServo);check_domain_state();check_master_state();check_slave_config_states();std::listSevoController *::iterator it;for (it SevoList.begin(); it ! SevoList.end(); it){status EC_READ_U16(domain_pd (**it).offset.status_word);if ((status command) 0x0040){printf(Switch On disabled\n);EC_WRITE_U16(domain_pd (**it).offset.ctrl_word, 0x0006);EC_WRITE_S8(domain_pd (**it).offset.operation_mode, (**it).operation_modes);command 0x006F;}/*Ready to switch On*/else if ((status command) 0x0021){EC_WRITE_U16(domain_pd (**it).offset.ctrl_word, 0x0007);command 0x006F;}/* Switched On*/else if ((status command) 0x0023){printf(Switched On\n);EC_WRITE_U16(domain_pd (**it).offset.ctrl_word, 0x000f);if ((**it).operation_modes PROFILE_VELOCITY){EC_WRITE_S32(domain_pd (**it).offset.target_velocity, (**it).target_velocity);}else{EC_WRITE_S32(domain_pd (**it).offset.target_position, (**it).target_position);EC_WRITE_S32(domain_pd (**it).offset.profile_velocity, (**it).profile_velocity);}command 0x006F;}// operation enabledelse if ((status command) 0x0027){printf(operation enabled:%d\n, cycles);if (cycles 0)EC_WRITE_U16(domain_pd (**it).offset.ctrl_word, 0x001f);if ((status 0x400) 0x400){printf(target reachedd\n);Run 0;EC_WRITE_U16(domain_pd (**it).offset.ctrl_word, 0x0180); // halt}cycles cycles 1;}}ecrt_domain_queue(domainServo);ecrt_master_send(master);usleep(10000);}return ((void *)0);
}
void ethercat_initialize()
{master ecrt_request_master(0);ConfigPDO();if (ecrt_master_activate(master)){printf(Activating master...failed\n);return;}if (!(domain_pd ecrt_domain_data(domainServo))){fprintf(stderr, Failed to get domain data pointer.\n);return;}// 启动master Cycles Threadpthread_create(cycle_thread, NULL, cyclic_task, NULL);
}
void check_domain_state(void)
{ec_domain_state_t ds {};// ec_domain_state_t ds1 {};// domainServoInputecrt_domain_state(domainServo, ds);if (ds.working_counter ! domainServo_state.working_counter){printf(domainServoInput: WC %u.\n, ds.working_counter);}if (ds.wc_state ! domainServo_state.wc_state){printf(domainServoInput: State %u.\n, ds.wc_state);}domainServo_state ds;
}
void check_slave_config_states(void)
{ec_master_state_t ms;ecrt_master_state(master, ms);if (ms.slaves_responding ! master_state.slaves_responding){printf(%u slave(s).\n, ms.slaves_responding);}if (ms.al_states ! master_state.al_states){printf(AL states: 0x%02X.\n, ms.al_states);}if (ms.link_up ! master_state.link_up){printf(Link is %s.\n, ms.link_up ? up : down);}master_state ms;
}主程序
/*****************************************************************************
sudo /etc/init.d/ethercat start
gcc testbyesm.c -Wall -I /opt/etherlab/include -l ethercat -L /opt/etherlab/lib -o testbyesm****************************************************************************/
#include time.h
#include SevoController.hpp
#include ethercat.hpp
#define Panasonic 0x0000066F,0x60380004
#define TASK_FREQUENCY 100 /*Hz*/
#define TIMOUT_CLEAR_ERROR (1*TASK_FREQUENCY) /*clearing error timeout*/
#define TARGET_VELOCITY 8388608 /*target velocity*/
#define PROFILE_VELOCITY 3 /*Operation mode for 0x6060:0*/
#define PROFILE_POSITION 1
int main(){printf(EtherCAT Component Test\n);SevoController *Sevo1new SevoController(0,Panasonic,PROFILE_POSITION);Sevo1-profile_velocityTARGET_VELOCITY*100;Sevo1-target_velocityTARGET_VELOCITY*10;Sevo1-target_positionTARGET_VELOCITY/2;SevoList.push_back(Sevo1);ethercat_initialize();while(1){sleep(10);}
}
小结
上面的程序基于松下A6 EtherCAT 伺服电机。
