XPLC系列运动控制器与触摸屏通讯方法

XPLC006E功能介绍
 

 

 

XPLC006E是正运动运动控制器推出的一款多轴经济型EtherCAT总线运动控制器，XPLC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。

 

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、同步跟随、虚拟轴设置等功能。

XPLC006E支持多任务同时运行，同时可以在PC上直接仿真运行，编程方式多种可选，支持ZDevelop软件的Basic/PLC梯形图/HMI组态和常用上位机软件编程。

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

XPLC006E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。

→此款产品有XPLC004E、XPLC006E、XPLC008E三个不同轴数的型号可选。

 

 

XPLC864E功能介绍

 

XPLC864E在XPLC006E的功能基础上做了升级（即上节介绍的XPLC006E的功能都支持），部分资源空间优于XPLC006E，使用方法基本一致，不同之处在于XPLC864E，硬件支持32点输入、32点输出、2个ADC、2个DAC，支持脉冲轴和总线轴混合使用，总实轴轴数为8，除了带EtherCAT接口之外，输出口硬件上可配置为8个轴的脉冲方向信号输出，另带两路编码器输入，可由输入口配置

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式，支持使用正运动技术自主研发的ZDevelop开发环境的Basic语言和PLC梯形图，上一节讲解了PLC梯形图的开发，本节内容主要讲解ModbusRTU或ModbusTcp与触摸屏通讯。
 

  一 控制器与触摸屏的通讯简介


 

XPLC006E控制器的串口和网口采用MODBUS协议，只要支持MODBUS通讯协议的触摸屏都可以与XPLC006E控制器连接使用。
 

控制器使用MODBUS协议与第三方触摸屏通讯时，此时需要将数据放在MODBUS寄存器内进行传递，支持通过串口或网口连接到控制器，有位寄存器和字寄存器两类可用。 

控制器的MODBUS地址与其他厂家的触摸屏地址映射关系有所不同，编写程序之前要理清控制器和触摸屏的MODBUS寄存器地址对应关系，控制器与部分触摸屏MODBUS寄存器地址关系如下。

1．控制器的MODBUS地址从0开始，在与威纶触摸屏通讯时，地址都是从0开始，所以是一一对应。

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．在与昆仑通态触摸屏通讯时，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)对应昆仑通态触摸屏MODBUS_0X_1，布尔型。

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

 

 

二触摸屏与控制器的连接方式


 

根据触摸屏和控制器上带的通讯接口选择通讯连接方式，可选串口连接或网口连接。触摸屏和控制器建立通讯连接的时候，此时触摸屏为主站，控制器为从站，主要在触摸屏端操作连接，连接时对应的串口或网口参数要匹配，控制器端只需提供通讯的参数，以下为网口和串口的通讯参数说明。

 

1. 网口连接

 

控制器出厂默认IP地址为“192.168.0.11”，网口默认为MODBUS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地址或在修改IP地址窗口修改，修改一次永久生效。控制器至少包含2个网口通道，网口的端口号为502，支持触摸屏的MODBUS-TCP协议连接。

网口通道数查看：不同型号控制器支持的串口通道数和网口通道数不同。使用在线命令栏发送“?*port”查看通道数，如下图，通道数确定了控制器能同时连接的设备个数。

上图中的Port:0-1为串口通道，2-9都是网口通道，10-15为自定义网口通讯通道，20为控制器互联通道。

不同型号的控制器支持的通讯通道数不同。控制器至少有2个网口通道，所以可以通过网口同时连接2个设备，比如连接上位机程序的同时，再连接ZDevelop软件在线监控。通过路由器连接两个不同设备也是可以的。

在线命令栏发送“?*port_status”查看通讯端口是否已被使用。返回值为0表示没有连接，返回值为1表示连接。

前两个通道COM为串口通道，串口总是返回1，第三个通道为网口通道，用于连接ZDevelop。

当前网口通道协议查看使用PROTOCOL 指令返回当前通道的通讯协议，根据下表返回值判断。

VAR1 = PROTOCOL(port)

port：通道号

2.串口连接
 

串口通常可选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，校验位无，串口默认为MODBUS从端，与触摸屏通讯时无需修改，采用SETCOM指令配置串口参数。

注意：串口参数时掉电不保存的，控制器重新上电后，SETCOM参数会还原成默认值，控制器的所有串口的MODBUS协议站号ADDRESS为 1- 127，缺省=1。

串口参数可通过“控制器状态”窗口通讯配置查询如下图，或“?*SETCOM”打印查看。

 

三控制器连接触摸屏使用


 

1.控制器与触摸屏通讯的参考流程
 

(1)控制器端的程序使用ZDevelop软件编写完成下载到控制器内。

(2)触摸屏端的程序使用对应的编程软件编写完成后下载到触摸屏保存。

(3)程序下载完成之后，选择串口或网口连接触摸屏与控制器脱机运行。

通讯时可用寄存器类型有如下几种：MODBUS_BIT（布尔型），MODBUS_REG(16位整型)，MODBUS_LONG(32位整型)，MODBUS_IEEE(32位浮点型)，MODBUS_STRING(8位字节型)。

2.下载控制器程序

控制器端的程序使用ZDevelop软件编写完成并下载到控制器内。

3.下载触摸屏程序

威纶触摸屏端的程序使用EasyBuilder编程软件编写，编程方法参见威纶提供手册，程序编程完成后，打开“系统参数设置”窗口，如下图。
 

(1)添加要与触摸屏连接的设备

设备列表里会显示本机触摸屏和本机设备，若有本机设备双击该行，若是第一次建立连接，没有本机设备，需要新建，点击 “新建设备/服务器...”，弹出“设备属性”窗口。

(2)设置设备属性

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

串口通讯和网口通讯所选的设备类型不同，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：选择串口类型（RS485或RS232）；

COM：通讯端口设置匹配的波特率等参数，如下图，此时参数必须与连接到控制器的端口参数一致，设置完成确认关闭系统参数设置窗口。

 

 

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：填入当前要连接的控制器的IP地址和端口号，如下图；

设置完成确认关闭系统参数设置窗口。

 

 

系统参数设置完成后，编译写好的组态程序，点击“编译”，打开如下图编译窗口。

 

 

点击右下角“开始编译”按钮，编译成功打印信息提示，“开始编译”按钮变成“编译”按钮，程序不正确编译窗口会打印出错误提示信息，这时需要修改程序直至编译成功。

 

 

程序编译成功，将触摸屏连接到PC下载程序，下载程序入口如下图。

 

 

点击下载按钮，通过以太网将程序下载到触摸屏，下载完成后，程序已写入触摸屏，可以断开触摸屏与PC的连接。

(3)触摸屏和控制器通讯

在控制器端的程序成功下载到控制器后，和触摸屏端的程序成功下载到触摸屏之后，可与PC断开连接，物理连接触摸屏与控制器，此时触摸屏与控制器就可以相互通信了，若无法通讯，则需要检查上一步触摸屏端的通讯参数的配置。

(4)控制器与触摸屏脱机仿真

若没有控制器或触摸屏，可采用仿真器仿真，ZDevelop程序下载到仿真器内，只支持网口连接仿真，按照上面的步骤，EasyBuilder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。

 

　　审核编辑：汤梓红