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经济型EtherCAT运动控制器(四）：ModbusRTU或ModbusTcp与触摸屏通讯

XPLC006E功能介绍

XPLC006E正运动控制器推出的多轴经济型EtherCAT总线运动控制器，XPLC可应用于各种需要脱机或在线运行的场合。

在这里插入图片描述

XPLC006E自带6个电机轴，最多12轴运动控制(含虚拟轴数)，支持12轴直线插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟踪、虚拟轴设置等功能。

XPLC006E支持多任务同时运行，同时可以PC直接模拟操作，编程方法可选，支持ZDevelop软件的Basic/PLC梯形图/HMI组态和常用的上位机软件编程。

XPLC006E只支持EtherCAT总线轴，不支持脉冲轴和编码器轴。采用EtherCAT总线与驱动器通信，1ms刷新周期。

XPLC006E支持PLC、Basic、HMI三种编程方法。PC上位机API编程支持C#、C 、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

→此款产品有XPLC004E、XPLC006E、XPLC008E可选择三种不同轴数的型号。

XPLC864E功能介绍

XPLC864E在XPLC006E升级了功能(即上节介绍的)XPLC006E支持所有功能)，部分资源空间优于XPLC006E，使用方法基本相同，区别在于XPLC864E，硬件支持32点输入，32点输出，2点输出ADC、2个DAC，支持脉冲轴与总线轴混合，总轴数为8，除了带EtherCAT除接口外，输出口硬件可配置为8轴脉冲方向信号输出，另有两个编码器输入，输入口可配置

XPLC864E支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。PC上位机API编程支持C#、C 、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

XPLC系列经济型EtherCAT总线运动控制器支持多种编程方法和正运动技术自主研发ZDevelop开发环境的Basic语言和PLC梯形图，上一节讲解PLC本节主要讲解梯形图的开发。ModbusRTU或ModbusTcp通信触摸屏。

一 控制器与触摸屏的通信简介

XPLC006E控制器的串口和网口采用MODBUS只要支持协议MODBUS通信协议的触摸屏可以与XPLC006E连接使用控制器。

控制器使用MODBUS当协议与第三方触摸屏通信时，此时需要将数据放置在MODBUS在寄存器中传输，支持通过串口或网口连接到控制器，有两种类型的寄存器和字体寄存器。

控制器的MODBUS地址不同于其他制造商的触摸屏地址映射关系。在编写程序之前，清控制器和触摸屏MODBUS控制器与部分触摸屏对应寄存器地址MODBUS寄存器地址关系如下。

1．控制器的MODBUS地址从0开始，与威纶触摸屏通信时，地址从0开始，所以一一对应。

控制器MODBUS_BIT(0)对应威纶触摸屏MODBUS_0X_0，布尔型。

控制器MODBUS_REG(0)对应威纶触摸屏MODBUS_4X_0、字寄存器。

2.与昆仑通态触摸屏通信时，昆仑通态地址从1开始，没有0地址，控制器地址从0开始，所以触摸屏地址加1。

控制器MODBUS_BIT(0)昆仑通态触摸屏对应MODBUS_0X_1，布尔型。

控制器MODBUS_REG(0)昆仑通态触摸屏对应MODBUS_4X_1，字寄存器 。

二触摸屏与控制器的连接

根据触摸屏和控制器上的通信接口选择通信连接方式，可选择串口连接或网口连接。当触摸屏与控制器建立通信连接时，触摸屏为主站，控制器为从站，主要在触摸屏端操作连接。连接时应匹配相应的串口或网口参数。控制器端只需提供通信参数。以下是网口和串口的通信参数说明。

  1. 网口连接 默认控制器出厂IP地址为“192.168.0.网口默认为11MODBUS从端，IP地址可在软件“控制器状态”窗口查看。使用IP_ADDRESS指令修改IP或正在修改地址IP修改地址窗口，永久生效。控制器至少有两个网口通道，端口号为502，支持触摸屏MODBUS-TCP协议连接。

查看网口通道数:不同型号控制器支持的串口通道数不同于网口通道数。使用在线命令栏发送*port查看通道数，如下图所示，通道数确定了控制器可同时连接的设备数量。

上图中的Port:0-1是串口通道，2-9是网口通道，10-15是自定义网口通道，20是控制器互联通道。

不同类型的控制器支持不同数量的通信通道。控制器至少有两个网口通道，因此两个设备可以通过网口同时连接，如上位机程序ZDevelop软件在线监控。还可以通过路由器连接两个不同的设备。

在线命令栏发送*port_status检查通信端口是否已使用。返回值为0，无连接，返回值为1。

前两个通道COM串口通道总是返回1，第三个通道是网口通道连接ZDevelop。

查看和使用当前网口通道协议PROTOCOL 根据下表返回值判断指令返回当前通道的通信协议。

VAR1 = PROTOCOL(port)

port：通道号

2.串口连接

串口通常是可选的RS232串口或RS485串口，串口默认参数为:波特率38400，数据位8，停止位1，无校验位，串口默认为MODBUS从头到触摸屏通信时无需修改SETCOM串口参数的指令配置。

注：串口参数不保存，控制器重新上电后，SETCOM参数还原为默认值，控制器所有串口MODBUS协议站号ADDRESS为 1- 127，缺省=1。

串口参数可通过控制器状态窗口通信配置查询如下图所示，或*SETCOM打印查看。

三控制器连接触摸屏

1.控制器与触摸屏通信的参考流程

(1)使用控制器端的程序ZDevelop软件编写完成并下载到控制器中。

(2)用相应的编程软件编写触摸屏端程序后，下载到触摸屏保存。

(3)程序下载完成后，选择串口或网口将触摸屏与控制器脱机连接。

通信时可用的寄存器类型如下：MODBUS_BIT(布尔型)，MODBUS_REG(16位整形)，MODBUS_LONG(32位整形)，MODBUS_IEEE(32位浮点型)，MODBUS_STRING(8位字节型)。

2.下载控制器程序

程序使用控制器端ZDevelop完成软件编写并下载到控制器中。

3.下载触摸屏程序

威纶触摸屏端的程序使用EasyBuilder编程软件，编程方法见威伦提供手册，编程完成后，打开系统参数设置窗口，如下图所示。

(1)添加与触摸屏连接的设备

本机触摸屏和本机设备将显示在设备列表中。如果本机设备双击本行，如果第一次建立连接，则无需新建本机设备。 新设备/服务器…弹出设备属性窗口。

(2)设置设备属性

如下图所示，首先选择设备类型MODBUS IDA根据触摸屏与控制器的实际连接方式选择通信协议。

串口通信和网口通信选择的设备类型不同，详见后续说明。

A.若采用串口连接

设备类型：选择模式MODBUS RTU(Zero-based Addressing)；

接口类型：串口类型：（RS485或RS232）；

COM：通信端口设置匹配的波特率和其他参数，如下图所示时，参数必须与连接到控制器的端口参数一致，并设置窗口，以确认关闭系统参数。

B.若采用网口连接

设备类型：选择模式MODBUS TCP/IP(Zero-based Addressing)，接口类型自动改为以太网；

IP：填写当前要连接的控制器IP地址和端口号，如下图；

设置窗口，以确认关闭系统参数。

设置系统参数后，编译组态程序，点击编译，打开下图的编译窗口。

点击右下角的开始编译按钮，成功打印信息提示，将开始编译按钮转换为编译按钮。如果编译窗口不正确，则需要修改程序，直到编译成功。

成功编译程序，将触摸屏连接到PC下载程序，下载程序入口如下图所示。

点击下载按钮，通过以太网将程序下载到触摸屏上。下载后，程序已写入触摸屏，可断开触摸屏和触摸屏PC的连接。

(3)触摸屏和控制器通信

控制器端程序成功下载到控制器后，触摸屏端程序成功下载到触摸屏后，可与PC断开连接，物理连接触摸屏和控制器。此时，触摸屏和控制器可以相互通信。如果无法通信，则需要检查上一步触摸屏端通信参数的配置。

(4)控制器与触摸屏脱机模拟

若无控制器或触摸屏，可采用仿真器仿真，ZDevelop按照上述步骤，程序下载到模拟器中，只支持网口连接模拟，EasyBuildr软件的系统参数设置时选择设备类型为MODBUS IDA—MODBUS TCP/IP(Zero-based Addressing)，IP地址填入仿真器IP：127.0.0.1，如下图选择“在线模拟”即可连接控制器程序与组态程序进行仿真。

点击在线模拟之后自动开始编译，编译结果正确打开如下触摸屏仿真界面，此时可以操作。编译不成功会出现报错错误信息。

触摸屏仿真界面如下图所示：

四触摸屏通讯例程

1.课程前期准备材料

(1)电脑1台：用于程序开发；

(2)控制器1个：XPLC864E，完成直线和平面圆弧插补；

(3)24V直流电源1个：控制器采用24V直流电源供电；

(4)总线驱动器+电机（或步进驱动器+电机）2套：数量根据轴数选定；

(5)威纶触摸屏1个：人机交互；

(6)控制器接线端子若干；

(7)网线若干；

(8)连接线若干。

2.项目配置

寄存器地址分配如下表：

本项目使用的D寄存器均为MODBUS_IEEE。

任务资源配置如下图：本实例占用三个任务。

任务0：主循环，循环扫描外部输入信号来决定其他任务的启动。

任务1：由任务0启动，加工前先用任务1执行回零程序，回零完成后任务1用于加工程序。

任务2：由任务0启动，用于手动运动。

如下图，在ZDevelop软件上通过“寄存器”窗口批量查询MODBUS寄存器的值。

3.应用程序

(1)威纶触摸屏端程序

使用触摸屏厂商提供的组态编程软件编写，触摸屏通过MODBUS与控制器通讯，元件属性设置对应MODBUS寄存器地址，按下元件可以修改对应的MODBUS寄存器地址的值，传递给控制器处理，程序界面如下图。

(2)控制器端程序

控制器的编程界面和程序如下图：

控制器端通过WHILE不断的扫描MODBUS寄存器值的变化来决定是否执行对应的程序。

'**********初始化模块*********

SETCOM(38400,8,1,0,0,4,2,1000)     '出厂模式，MODBUS字寄存器和VR空间独立

ERRSWITCH = 3            '全部信息输出

RAPIDSTOP(2)

WAIT IDLE

BASE(0,1)                 '选定 X Y轴

DPOS=0,0

ATYPE=1,1

UNITS = 100,100

SPEED = 100,100

ACCEL = 1000,1000

DECEL = 1000,1000

SRAMP = 100,100

DIM run_state                '运行状态                 

run_state = 0                 '0 停止，1 运行，2 回零

MODBUS_REG(0) = run_state    '显示运行状态

DIM radius,length            '半径,长度

radius = 100                 '缺省半径大小

length = 300                 '缺省长度

'FLASH_READ 0,radius,length

MODBUS_IEEE(2) = radius     '显示半径大小

MODBUS_IEEE(4) = length     '显示长度

DIM home_done '回零完成的标志位  0 未回零,1 已回零

home_done = 0 '上电进入未回零状态

MODBUS_BIT(0) = 0            '启动 按钮复归

MODBUS_BIT(1) = 0            '停止 按钮复归

MODBUS_BIT(4) = 0            '回零 按钮复归

MODBUS_BIT(5) = 0  '保存数据 按钮复归

MODBUS_BIT(1000)=0      'X轴 回零标志为0

MODBUS_BIT(1001)=0      'Y轴 回零标志为0

STOPTASK 2

RUNTASK 2, guidetask       '启动手动运行任务

 

'**********按键扫描模块*********

WHILE 1                            '扫描触摸屏端按钮输入

    IF MODBUS_BIT(0)= 1 THEN     '启动按钮按下

        MODBUS_BIT(0) = 0          '按钮复归

        IF run_state = 0 THEN    '待机停止状态

           IF home_done = 0 THEN'未回零时不启动运动

              TRACE "before move need home"

           ELSEIF home_done = 1 THEN'已回零启动任务运行

              TRACE "move start"

              STOPTASK 1                 '软件安全，停止任务0

              RUNTASK 1, movetask     '启动运行加工任务1

           ENDIF

        ENDIF

    ELSEIF MODBUS_BIT(1) = 1 THEN    '停止按钮按下

        TRACE "move stop"

        MODBUS_BIT(1) = 0             '按钮复归 

        RAPIDSTOP(2)

        STOPTASK 1

        RAPIDSTOP(2)

        WAIT IDLE(0)   

        run_state = 0                 '停止标志

        MODBUS_REG(0) = run_state    '显示状态

    ENDIF   

    IF MODBUS_BIT(4) = 1 THEN   '回零按钮按下

        MODBUS_BIT(4) = 0          '回零复归   

        IF run_state= 0  THEN

           stoptask 1

           runtask 1,home_task     '启动回零任务

        ENDIF

    ENDIF     

    '''保存数据处理

    IF MODBUS_BIT(5) = 1 THEN   '保存数据 按钮按下

        MODBUS_BIT(5) = 0          '保存数据 按钮复归

        PRINT "写入数据到FLASH"

        radius = MODBUS_IEEE(2)  

        length = MODBUS_IEEE(4) 

        FLASH_WRITE 0,radius,length'往扇区0写入数据

    ENDIF

WEND

END



'**********加工运动模块*********

movetask:                    '运行画圆弧+跑道的任务

    run_state =1 '进入运行状态

    MODBUS_REG(0) = run_state

    radius = MODBUS_IEEE(2)      '读取半径

    length = MODBUS_IEEE(4)      '读取长度

    TRIGGER

    BASE(0,1)                     '选定 X Y轴

    MOVEABS(0,0)

    MOVE(length,0)                '从原点开始走跑道轨迹

    MOVECIRC(0,radius*2,0,radius,0)

    MOVE(-length,0)

    MOVECIRC(0,-radius*2,0,-radius,0)

    WAIT IDLE(0)

    run_state = 0'进入待机状态

    MODBUS_REG(0) = run_state

END 

 

'**********回零任务*********

home_task:

    TRACE "enter home task"

    run_state = 2              '回零标志

    MODBUS_REG(0) = run_state   '显示状态

    TRIGGER 

    BASE(0,1)

    CANCEL(2) AXIS(0)'先轴0,轴1停止

    CANCEL(2) AXIS(1)

    WAIT IDLE(0)

    WAIT IDLE(1)

    MOVEABS(0) AXIS(0)'虚拟设备轴0的归零，实际轴使用DATUM回零

    MOVEABS(0) AXIS(1)'虚拟设备轴1的归零

    WAIT IDLE(0)

    MODBUS_BIT(1000)=1'设置轴0已归零的标志

    WAIT IDLE(1)

    MODBUS_BIT(1001)=1'设置轴1已归零的标志 

    home_done = 1

    TRACE "home task done"

    run_state = 0    '回到待机状态

    MODBUS_REG(0) = run_state

END

 

'**********手动运动*********

guidetask:

    WHILE 1

       IF run_state = 0 THEN              '判断是否处于停止状态

          BASE(0)

          IF MODBUS_BIT(10) = 1 THEN       '左

             MODBUS_BIT(10) = 0

             VMOVE(-1)

          ELSEIF MODBUS_BIT(11) = 1 THEN      '右

             MODBUS_BIT(11) = 0

             VMOVE(1)

          ELSEIF MTYPE = 10 OR MTYPE = 11 THEN  '非VMOVE运动

             CANCEL(2)

          ENDIF

          BASE(1)

          IF MODBUS_BIT(20) = 1 THEN        '左

             MODBUS_BIT(20) = 0

             VMOVE(-1)

          ELSEIF MODBUS_BIT(21) = 1 THEN      '右

             MODBUS_BIT(21) = 0

             VMOVE(1)

          ELSEIF MTYPE = 10 OR MTYPE = 11 THEN  '非VMOVE运动

             CANCEL(2)

          ENDIF

       ENDIF

       DELAY(100)

    WEND

END

(3)应用程序运动效果

A.轴位置曲线XY模式下的合成插补轨迹

B.XY模式下的合成插补轨迹

本次，正运动技术经济型EtherCAT运动控制器(四）：ModbusRTU或ModbusTcp与触摸屏通讯 ，就分享到这里。

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标签： 国产自主连接器

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