编码器概述
编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。
在实际应用中,EtherCAT编码器可以将设备的原始信号转换成EtherCAT通信信号,使得控制系统能够利用EtherCAT协议在提供纳秒级精确的同步、灵活的拓扑等方面的优势,进而能够以较低的成本实现精确可靠的控制。
虹科HK-MK5-5002 EtherCAT编码器
虹科HK-MK5-5002 编码器模块是一个用于 RS422 差分形式输出的增量编码器采集模块。带有32 位正交解码计数器,以及零脉冲、锁存信号的锁存器可读取锁存位置,并把计数与锁存结果通过总线通信传递给控制器,从而实现分布式的编码器采集。
该模块采用4 倍频对所有输入信号的边沿进行采样和计算,可以进一步提高分辨率和采集精度。
虹科HK-MK5-5002的输入通道与输出通道,EtherCAT通信接口以及电源接口,都拥有对应的LED指示灯,用于快速观察和诊断信号与指令状态。
测试过程
Step.1
.1
硬件连接
本文主要进行虹科HK-MK5-5002-T000编码器模块读取编码器数据的测试,以KPA Studio软件作为EtherCAT端的虚拟主站,转动编码器时,在KPA上在线检测MK5 5002编码器模块采集到的数据。
在进行通信测试前,首先要对MK5-5002-T000编码器模块进行硬件连接,如图为完成连接后的硬件部分:
编码器A/B/Z差分信号分别接入HK-MK5-5002模块通道1对应的端子;编码器电源线分别接入HK-MK5-5002模块的5V和0V对应的端子;
HK-MK5-5002供电电源输入为通信系统供电或现场设备端供电,并带有电气隔离,其坚固的金属外壳能够提供出色的电磁屏蔽和散热性能,IP30防护等级,确保在苛刻的工业生产环境中也能稳定使用,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,调试和诊断 EtherCAT 网络的工具软件。该软件主要有以下两个用途:
(1)连接由 KPA 的主站协议栈开发出来的 EtherCAT 主站,进行 EtherCAT 的网络配置和诊断。
(2)与 KPA 的 EtherCAT 主站软件(MRT)配合,调试各类 EtherCAT 从站,如伺服,IO 等
配置步骤如下:
1)KPA Studio 以及 MRT_WIN32 安装完成后,先双击 Master(Win32)打开 MRT,打开后台任务有 MRT 的运行图标。
2)双击“studio”打开KPA Studio软件,点击“Run without license”,进入操作界面。
3)KPA Studio软件打开后的界面如下:
•菜单栏:可打开帮助文档,设置软件基本选项,打开数据记录,帧记录等工具;
•工具栏:新建工程,连接主站,删除主站,拓扑显示等工具;
•EtherCAT 网络拓扑窗口:用于配置 EtherCAT 网络,如从站排序,从站个数等;
•主从站配置/操作窗口:配置主从站的各类参数,操作主从站,如切换状态机,修改过程数据和邮箱数据等;
•从站 ESI 文件窗口:显示从站 ESI 文件信息,可导入从站 ESI 文件;
•诊断窗口:显示各类状态信息及诊断信息。
4)导入从站ESI文件
在扫描从站之前,请先把该从站的 ESI 文件导入到 Studio 软件中,以便Studio 扫描到从站后,可自动匹配相应的 ESI 文件。
在 ESI 文件窗口,右键——Open slaves library folder。
打开路径后,把你的从站 ESI 文件复制到该路径下。
回到 ESI 文件窗口,右键——Reload slaves library,完成导入。
此时,在从站ESI库中,找到如图所示的HK-KB的从站ESI文件,则说明导入成功
Step.3
信号采集测试
1)首先,连接本地主站 ,即 Master (WIN32 ),点击图中的connect,成功连接后,选择设备网卡Usb 3.0 to Gigabit Ethernet Adapt,该网卡用于发送 EtherCAT 报文,如下图。
2)使用HK-MK5-5002通道1采集编码器数值,插入网线,连接主站,并给HK-MK5-5002模块上电。在拓扑窗口上,右键 Master1——Scan configuration 扫描已接线好的从站。
3)如果接线正常,且从站已上线,可扫描到从站,如下图,已扫到HK-MK5 5002 EtherCAT从站
4)主站扫出从站模块HK-MK5-5002,鼠标点选Master 1,然后在主从站操作口点选State,如图所示进入OP状态。
5)在KPA软件中,鼠标点选Process Image,然后转动编码器,可以观察到PDO(6000:08-Counter value)的值随着编码器的转动而变化(下图分别是编码器正转和反转时的数据采集效果)。
若编码器转动方向与计数方向相反,可通过设置对象字典0x8000.3(Enable direction inversion)为1,使能反向计数功能。如需通过CoE设置参数,需要先将从站状态机切换至Pre-OP,设置完毕后,需要通过对象字典F003.01(Save Current Paremeters),赋值0x1234,保存当前参数,掉电不丢失,最后将从站状态机OP状态。
总结
虹科HK-MK5-5002 编码器模块是一个用于RS422 差分形式输出的增量编码器采集模块,带有32 位正交解码计数器,以及零脉冲、锁存信号的锁存器可读取锁存位置,并把计数与锁存结果通过总线通信传递给控制器,从而实现分布式的编码器采集。该模块采用4 倍频对所有输入信号的边沿进行采样和计算,可以进一步提高分辨率和采集精度。