Raspberry PI + Codesys + EtherCAT步进驱动ECR60 Motion功能测试

运动控制功能是codesys及EtherCAT通讯的重要功能，接下来对测试EtherCAT的运动控制部分，由于对这一部分功能不熟悉，所以测试程序采用ST语言，采用 case语句，方便测试各个函数的运行功能和状态。

工具准备：

树莓派4B，已经按照前述方法设置好。
ECR60 步进驱动器一个
57A2步进电机一个
CAT6网线一条
电源：DC24V

Step1 树莓派准备

树莓派通电，有显示器的化，可以看到wifi是否连接成功，记录下此时的ip地址，由于后续Codesys连接。

Step2 电机及驱动器接线

将24V电源连接至驱动器的V+、V-端子
将步进电机的A+、A-、B+、B-连接至驱动器电机接线端子，锐特的57A2电机绕组颜色定义为：红、蓝、绿、黑
网线连接：CAT6网线一端连接树莓派的网口，另外一端连接ECR60的ECAT IN端口。
完成上述步骤后，可以开通24V电源

此时可见ECR60的PWR的绿色指示灯亮起，表示驱动器供电正常；ECAT IN网口的黄色LED灯亮起，表示网线连接正常。

Step3 Codesys项目设置

打开Codesys开发环境，新建一个标准项目，并选择目标板为“Codesys Control for Raspberry PI MC SL”

扫描并选择树莓

添加EhterCAT master主站

设定EtherCAT master 的网口属性，如下图，选择“eth0”

接下来添加ECR60步进驱动器，我手上的是最新的V202版本，直接添加即可。

接下来添加一个运动控制轴，关联到ECR60驱动器，如下图：

右键“Properties”，将轴的名字改为Axis1，如下图：

接下来设定轴的参数。首先设定电机运行的当量，ECR60默认使用10000脉冲/转，对应轴的设置如下图：

Step4 程序编写

至此，整个系统的设置已经完成，接下来编写程序实现步进电机的控制。默认在新建项目时，设定了一个程序“PLC_PRG”的编写方式为ST语言。首先设定运动相关的变量：

PROGRAM PLC_PRG
VAR
	mcp: MC_Power; //使能函数
	mcmv: MC_Jog;  //点动函数
	mcmabs: MC_MoveAbsolute;	// 绝对值定位运动
	mcminc: MC_MoveRelative;	// 增量式运动
	MVStop: MC_Stop;			// 电机停止
	Axis1Home: MC_Home;			// 电机回零
	Axis1Reset: MC_Reset;		// 电机故障复位
	Motionstate: INT;			// 测试用，控制测试功能
	Cnt:INT;					// 仅仅用于测试

	Jog_Pos: BOOL ;				// 点动正 使能
	Jog_Neg: BOOL;				// 点动负 使能
	
	MovEnable: BOOL;			// 定位运行、回零及停止时的函数模块使能
	MovIncDistance: LREAL;		// 增量运动距离设定
	MV_Speed: LREAL;			// 运行速度设定
	MV_Acc: LREAL;				// 运行加速度设定
	MV_Dec: LREAL;				// 运行减速度设定
	MV_Jerk: LREAL;				// 运行加加速度设定
	
	MovAbsDistance: LREAL;		// 绝对定位时的目标位置
END_VAR

设计一个程序，通过状态跳转，实现对各个函数的测试，相关程序如下：


CASE Motionstate OF
0:
	Cnt := Cnt+1;
	MV_Speed:= 10000;
	MV_Acc:= 1000000;
	MV_Dec:= 1000000;
	MV_Jerk:= 100000000;
	Jog_Pos:= TRUE;
1: //Enable motor,Power on
mcp(
    Axis:= Axis1 , 
    Enable:= TRUE , 
	bRegulatorOn:= TRUE,
	bDriveStart:= TRUE,
    Status=> , 
    Busy=> , 
    Error=> , 
    ErrorID=> );

2:// Disable motor,Power off
mcp(
    Axis:=Axis1 , 
    Enable:= TRUE , 
	bRegulatorOn:= FALSE,
	bDriveStart:= TRUE,
    Status=> , 
    Busy=> , 
    Error=> , 
    ErrorID=> );

3: // JOG+ and JOG-
mcmv(
    Axis:=Axis1 , 
    JogForward:=Jog_Pos , 
    JogBackward:=Jog_Neg , 

    Velocity:= MV_Speed, 
    Acceleration:= MV_Acc, 
    Deceleration:= MV_Dec, 
    Jerk:= MV_Jerk, 
    Busy=> , 
    CommandAborted=> , 
    Error=> , 
    ErrorID=> );

4: // Move relative POS and Neg
mcminc(
    Axis:=Axis1 , 
	Execute:= MovEnable,
	Distance:= MovIncDistance,
    Velocity:= MV_Speed, 
    Acceleration:= MV_Acc, 
    Deceleration:= MV_Dec, 
    Jerk:= MV_Jerk, 
	Done=> ,
    Busy=> , 
    CommandAborted=> , 
    Error=> , 
    ErrorID=> );

5: // Move Abs
mcmabs(
    Axis:=Axis1 , 
	Execute:= MovEnable,
	Position:= MovAbsDistance,
    Velocity:= MV_Speed, 
    Acceleration:= MV_Acc, 
    Deceleration:= MV_Dec, 
    Jerk:= MV_Jerk, 
	Done=> ,
    Busy=> , 
    CommandAborted=> , 
    Error=> , 
    ErrorID=> );


6: // Stop motor
MVStop(
    Axis:=Axis1 , 
	Execute:= MovEnable,
    Jerk:= MV_Jerk, 
	Done=> ,
    Busy=> , 
    Error=> , 
    ErrorID=> );

	
7: // Home
Axis1Home(
    Axis:=Axis1 , 
	Execute:= MovEnable,

	Done=> ,
    Busy=> , 
	CommandAborted=> , 
    Error=> , 
    ErrorID=> );
8:
Axis1Reset(
    Axis:=Axis1 , 
	Execute:= TRUE,
);	

END_CASE;

将“PLC_PRG”添加到EtherCAT_Task任务中

至此，程序编写完成，任务设置完成，可以进行下载程序测试。

Step5 运行及测试

在Codesys环境中，“Online” —> “Login”，下载程序进入到树莓派，然后点击“Debug” —> “Start”。如果之前都是顺利的化，此时步进驱动器的EtherCAT的RUN绿色指示灯常亮，ECAT IN的绿色数据灯一直闪烁，轴Axis1的图标为橙色双箭头，说明轴已经准备就绪，橙色是因为树莓派没有正式的授权运行codesys，处于demo状态。codesys的项目界面如下图：

测试程序状态变量“MotionState”为0，Cnt一直增加，程序初始化设置运行的速度、加速度等变量。。需要注意的是ECR60默认电流为3000mA，如果你的电机额定电流远小于该值，需要首先修改电流值。57A2额定电流为4000mA，所以可以直接测试。此时步进电机不锁轴，接下来我们首先使能电机，将“MotionState”值改为1，

接下来我们进行点动测试，按照上述方法，将“MotionState”设置为3，“Ctrl + F7”写入值，此时电机将以1转/秒的速度逆时针运转。接下来将Jog_Pos设置为FALSE，Jog_Neg设置为TRUE，“Ctrl + F7”写入值，此时电机立刻改为顺时针运行。

将Jog_Pos和Jog_Neg一起都设置为FALSE，此时电机停止运行。接下来我们测试相对运动。设置“MovIncDistance”变量为10000，我们每次让电机运行1转的距离，并将“MotionState”设置为4，“Ctrl + F7”写入值，此时电机并没有运行。需要将“MovEnable”设置为“TRUE”，并写入时，电机将运行以1转/秒的速度逆时针运行1转，然后停止。

如果要再次运行该模块，则需要先将“MovEnable”设置为FALSE，然后再设置为“TRUE”，电机才会继续运行1转。那么如果要让电机反转1转，则只需要将“MovIncDistance”设置为“-10000”，重复上述动作即可。

经过刚刚的各种测试，此时电机的位置已经到了一个随机的位置，如下图查看：

接下来我们进行绝对值定位，让电机回到“0”的位置。将“MotionState”设置为5，“MovEnable”设置为“TRUE”，写入，此时电机朝着0的位置运行，经过一段时间后，电机回到0位置并停止。

至此，电机已经能够完成各种动作，接着测试电机的回零功能。将“MotionState”设置为7，“MovEnable”设置为“TRUE”，写入即可触发电机回零。默认ECR60采用CIA40的回零模式17。电机此时以默认的回零速度寻找负限位，将COM+连接24V正极，IN4端子连接24V负极，此时电机停止然后反向低速反转，此时去除IN4的连接，则电机回零完成。本次测试的项目如下：

ECR60MotionTest 下载