如何使用EtherCAT总线网关与倍福TwinCAT3系列PLC通讯

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概述

EtherCAT （以太网控制自动化技术） 是由德国倍福公司开发的、基于以太网的开放现场总线系统，EtherCAT为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗余，和功能性安全协议（SIL3）。

本期我们来注重介绍一下如何使用Superisys RFID EtherCAT总线网关与倍福TwinCAT3系列PLC通讯进行通讯读写。

IACM-P4工业网关

Superisys IACM-P4系列工业网关是一种提供标准工业总线协议的RFID控制器，支持ProfiNet、EtherCAT、Ethernet/IP协议。包含两个M12 T-CODE电源供电接口，两个M12 D-CODE 4-PIN 总线接口，4个M12 A-CODE RFID读写头接口。工业以太网传输速率最高支持100Mbps，可级联多个总线模块到PLC中，提供强大的现场采集数据能力。外壳采用轻便坚固的工程塑料，具有连接范围厂、通信能力强、环境适应好、防护等级高等特点。

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硬件架构介绍

RFID架构系统主要组成如下：

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✦组态网关设备✦

1.1 总线网关ECT文件安装

★ 打开TwinCAT3编程软件，新建一个项目程序，选择对应的PLC具体型号（本案例使用的是“CX9020”型号，配合“EK1110”EtherCAT通讯模块），命名完成新建后，将配置文件手动存放在“”目录下，如下图所示

选择相应文件夹下的“Superisys IACM-P4-ECT_V1.0”文件，将其放置该文件夹下即可。

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✦ 网关设备的组态✦

2.1 PLC在线

★ 双击“SYSTEM”，在右方弹出的对话框中找到”Choose Target”按钮,在弹出的“Choose Target system”对话框选择目标系统，如下图所示：

★ 点击“CX Setting”选项栏，可在线查看PLC的设备名称等信息，如下图所示：

针对Data Time时间进行手动矫正，如下图所示：

备注：需要注意系统的时间如果跟实际的时间不匹配的情况下，可能造成PLC程序下载出错。

2.2 ECT网关扫描

★找到”I/O”栏下面的“Devices”，右键选择“Scan”，扫描EtherCAT从站设备，在弹出的对话框中依次按照图示进行选择操作，如下图所示：

即可扫描出EtherCAT网关设备，如下图所示，为“Box3”设备：

备注：PLC的ETHERCAT通讯接口与“IACM-P4-ECT”总线网关的通讯连接必须接总线网关的“ETH1”通讯接口。

2.3 ECT网关的变量关联

★ 在全局变量中新建EtherCAT总线网关的RFID输入输出映射变量，如下图所示：

★ 在“Box3”下的“TxPDO”输入地址映射中，选择数组下面【0】~【31】共32个Byte进行地址关联，关联至“inputaddr0”地址，点击“OK”即可，如下图所示：

其它地址依次关联即可。

★ 在“Box3”下的“RxPDO”输入地址映射中，选择数组下面【0】~【31】共32个Byte进行地址关联，关联至“outputaddr0”地址，点击“OK”即可，如下图所示：

其它地址依次关联即可。

备注：EtherCAT总线网关总共占用128个字节的输入以及输出地址，分别按照顺序分配给RF1 RF4端口，即【0】 【31】分配给RF1，【32】 【63】分配给RF2，【64】 【95】分配给RF3，【96】~【127】分配给RF4。

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✦ 功能块的介绍及使用✦

打开“TwinCAT3”编程软件，打开例程程序。

3.1网关RFID通道的变量映射

★ 打开“POUs”下的“MAIN”主函数，RFID通道的输入输出地址映射关系如下图所示：

RF1RF4通道输入输出地址分别对应inputaddr0inputaddr3以及outputaddr0~outputaddr3。

3.2 RFID读写程序介绍

★ 提供的程序：

调用程序：“POUs”——MAIN主函数任务下下调用 RFID功能块程序；

功能块：“HF_ECTGateWayDemo”—— RFID读写功能处理；

全局变量：“Global_Variables”——RFID IO映射;

备注：用户在使用的过程中可将此部分内容赋值至新建程序中。

3.3 RFID读写功能块引脚说明

★ 一个“HF_ECTGateWayDemo”功能块实例调用对应一个端口通道的读写器，功能块如下：

★ 功能块引脚说明

每个功能块实例对应一个读写器，功能块引脚定义及功能如下：

备注：xRead，xWrite两个信号互斥，同一时间只能有一个信号为高电平，功能块只会执行第一个检测到的有效信号。

★ 命令执行时序

1、使能RFID

使能是使RFID工作的必要条件，在整个工作期间是默认保持RFID使能的。具体的时序如下所示。默认的RFID使能置位后，Ready未置位，则表示总线模块与RFID通讯异常。

2、命令执行

命令的执行以Trigger（xRead或xWrite）上升沿信号开始，在给Trigger信号置位之前，先将命令/参数/数据填充好。在命令执行期间保持Trigger信号置位，若取消当面命令的执行，将Trigger复位即可，Trigger后输入数据取的状态信息将复位。命令执行完后可从Read datas/Errcode取命令执行的结果。

3、长数据分包传输

在实际应用的过程中，可能存在一次无法传输完数据的情况，此时需要分包进行传输。以PLC启动长数据传输为例，时序图如下：

★ 从标签读取数据

当标签在读取范围时，通过读取功能可从标签指定起始地址读取特定长度的数据。命令的执行以”xRead”引脚上升沿触发，在进行读取时，需要先填充部分引脚参数，涉及到的参数如下：

★ 写入数据至标签

当标签静止在读取范围时，通过写入功能可以向一个标签指定的地址写入特定长度的数据。命令的执行以”xWrite”引脚上升沿触发，在命令触发前，需要填写以下参数：

3.4 读写器读/写功能示例

本例程使用RFID1第一个接口进行测试。

当读写器成功连接上后，可对读写器进行读/写操作，如下图所示：

“xReady”信号置1，表明读写器连接成功，即可进行下一步的读写操作：

3.4.1读UID数据区

a) 标签靠近读写器，读写器自动感应标签，标签到位信号“xTP”变为“TRUE”；

自动获取所靠近标签的UID数据，固定长度8个字节，可在arrUIDData查看；

备注：UID数据出厂时设定，可读不可写，数据序列是唯一的；

3.4.2写USER数据区

a) 标签靠近到位，标签到位信号xTP信号的值为“1”；

b) 在arrwriteData数组中填充数据要写入的数据；

c) 标签到位，标签到位信号xTP信号的值为“TRUE”；

d) 修改数据长度iWriteLength的值8，单位为字节；

e) 修改起始地址wWriteAddress的值为16#0000；

备注：在“xWrite”信号命令触发前，务必先填充好“a~e”项参数。

f) 修改写入命令xWrite 为 “1”；

g) 查看功能块反馈回来的完成信号xWriteDone和错误信号xWriteError。

如果xWriteDone值为“1”且xWriteError值为“0”，则说明数据已写入完成；

如果xWriteError为“1”，则说明数据写入失败；

如下图所示：从起始地址0开始，写入8个字节数据进入标签的用户区成功。

3.4.3读USER区

a) 标签到位，标签到位信号xTP信号的值为“TRUE”；

b) 修改数据长度iReadLength的值为8，单位为字节；

c) 修改起始地址wReadAddress的值为16#0000；

备注：在“xRead”信号命令触发前，务必先填充好“a~c”项参数。

d) 修改写入命令xRead 为 “1”（必须先复位xWrite信号）；

e) 查看功能块反馈回来的完成信号xDone和错误信号xError。

如果xReadDone值为“1” 且xReadError值为“0”，则说明数据已读取完成；

如果xReadError为“1”，则说明数据读取失败;

如下图所示：从起始地址0开始，读取8个字节标签的用户区数据成功。

对比3.4.2的写入User区的数据，可验证写入和读取数据无误。

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✦ 错误代码✦

读写头自定义错误码（命令执行错误时）：

功能块自定义错误码：

主推产品Main product

1工业RFID低频读写器

2工业RFID高频读写器

3工业RFID超高频读写器

4工业RFID总线通讯模块

5工业RFID高频载码体

6工业RFID超高频载码体

产品优势Product advantage

关于我们About us

苏培（Superisys）成立于2018年，是工业识别、通讯、传感和数据的技术提供商，在中国武汉拥有生产基地、在长沙、和加拿大多伦多拥有研发中心和技术中心，旗下拥有工业识别，工业通讯，以及工业传感和数据解决方案产品线；拥有多项发明专利和著作权、参与多项传感器和激光设备的国际标准，已成为北美、和亚太地区在工业自动化AIOT领域知名的产品品牌；真正实现“Designed In Toronto&Made in China”；

Superisys的产品和解决方案广泛应用于全球的汽车、新能源、光伏、消费电子、家电、工程机械、航空、航天、轨道交通、石油化工、服装等行业；用我们的“可靠”与“创新”推动这些行业的工业4.0的全场景达成，成为全球工业传感和通讯在工业4.0领域智能化的参与者；

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审核编辑 黄宇