ZCAN总线ZMIO310扩展模块应用指南

ZMC408CE硬件介绍

ZMC408CE是正运动推出的一款多轴高性能EtherCAT总线运动控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盘等通讯接口，ZMC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。

ZMC408CE支持8轴运动控制，最多可扩展至32轴，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随等功能。 ZMC408CE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、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE支持8轴运动控制，可采用脉冲轴（带编码器反馈）或EtherCAT总线轴，通用IO包含24路输入口和16路输出口，部分IO为高速IO，模拟量AD/DA各两路，EtherCAT最快125us的刷新周期。 ZMC408CE支持8个通道的硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出，还支持8通道PWM输出，对应的输出口为OUT0-7，支持8个通道同时触发硬件比较输出。

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ZMIO310系列扩展模块

ZMIO310系列扩展模块是立式总线扩展模块，可支持EtherCAT和CAN两种总线方式扩展数字量IO、模拟量AD和DA。 当控制器本体的IO、AD和DA等资源不够时，可以通过耦合器模块（ECAT、CAN通讯模块）搭配其他扩展子模块进行扩展；子模块包含数字量输入口DI、数字量输出口DO、模拟量输入口AD、模拟量输出口DA模块。 ZMIO310-CAN通讯模块最多可扩展16个子模块（支持混合扩展），其中可扩展的DI、DO、AD和DA子模块最大数量分别为6个、6个、3个、3个；实际数量还要根据各模块功耗进行限定。例如：扩展6个DO、6个DI和3个AD后就只能再扩展1个DA。 耦合器和子模块分类如下：

今天主要介绍ZMIO310-CAN搭配子模块的使用，与控制器连接的系统框图如下：

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ZMIO310-CAN通讯模块的接线

1、CAN总线上连接了多个ZMIO310-CAN通讯模块时，将全部CAN模块的CANL和CANH端分别接到一起（CANL接CANL、CANH接CANH）。 2、在CAN总线最两端接口各并接一个120欧的终端电阻，匹配电路阻抗，保证通讯稳定性。即控制器端需要在CANL和CANH之间并联接入一个120欧电阻，还有最后一个ZMIO310-CAN通讯模块的拨码开关第八位拨为ON（表示在最后ZMIO310-CAN通讯模块的CANL与CANH端口之间并联接入一个120欧姆的电阻）。 3、通讯线推荐使用双绞屏蔽线，屏蔽层需可靠接地。

4、要保证控制器的主电源的公共端和ZMIO310-CAN通讯模块的电源的公共端接到一起（俗称“共零”），以防止CAN芯片烧坏；

5、此扩展模块采用双电源供电，即耦合器模块（ZMIO310-CAN通讯模块）采用一个电源，扩展子模块采用另一个电源（在电源功率足够的情况下，子模块可使用同一个电源供电，但不可与耦合器模块使用同一个电源）。

6、布线还要注意强电和弱电布线要拉开距离，建议20cm以上。

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ZMIO310-CAN通讯模块介绍及拨码开关设置

  8个拨码开关的含义如下

1、拨码1-4：4位拨码开关用于ZMIO310-CAN扩展模块IO口等起始地址的映射，4位二进制位组合值对应值范围0-15；组合值=(拨码4)×8+(拨码3)×4+(拨码2)×2+（拨码1)。 

控制器根据ZMIO310-CAN通讯模块的拨码地址来设定对应扩展模块的IO起始地址及AD与DA的起始地址。模拟量AD起始IO映射编号从8开始，按8的倍数递增。模拟量DA起始IO映射编号从4开始，按4的倍数递增。

不同拨码ID对应模拟量AD/DA编号分配情况如下表。

2、拨码5-6：CAN通讯速度，组合值对应值范围0-3，可选四种不同的速度，一般CAN通讯速度默认即可，干扰严重可以降低CAN的通讯速度，同时需要通过控制器端通过CANIO_ADDRESS指令来修改控制器端（主端）的CAN通讯速度与ZMIO310-CAN通讯模块一致才可以正常通讯。

速度组合值=(拨码6)×2+(拨码5)×1，组合值范围 0-3。 对应的通讯速度如下表所示。

3、拨码7：特殊功能预留。

4、拨码8：120欧电阻，拨ON表示CANL和CANH间并联接入一个120欧电阻，连接了多个ZMIO310-CAN通讯模块时只需要把最后一个ZMIO310-CAN通讯模块的第8位拨为ON即可。 #注意：

拨码开关要注意设置，可能出厂的时候拨码开关全部处于ON的状态。

拨码开关必须在上电之前拨好，上电后重新拨码无效，需再次上电才生效，还有ZMIO310-CAN通讯模块连接扩展子模块，也不支持热插拔。

拨码开关的设置   1、CAN地址拨码，要求整个控制系统的IO编号不得重复，控制器端本地IO地址的范围可以通过RTSys软件点击【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】查看相关信息。

上图是ZMC432控制器的本地数字量IO与模拟量IO的分布情况，针对扩展数字量IO的ZMIO310-CAN扩展模块。我们需要要求ZMIO310-CAN扩展模块的IO起始地址要大于输入口编号的最大值29，同时大于输出口编号的最大值17，查数字量IO组合值对照表得ZMIO310-CAN通讯模块的地址拨码的组合值要大于等于1。 2、CAN通讯速度：一般使用默认速度即可，都拨到OFF。

3、特殊功能预留，一般拨到OFF。

4、最后一个ZMIO310-CAN通讯模块第8位要拨到ON。

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ZMIO310子模块接线参考

ZMIO310-16DI数字量输入子模块接线参考

1、输入端口NPN型接线参考：

2、输入端口PNP型接线参考：

  ZMIO310-16DO/DOP数字量输出子模块接线参考   1、输出端口NPN型接线参考：

2、输出端口PNP型接线参考：

ZMIO310-4AD模拟量输入子模块接线参考

1、电压输入端口接线示意图：

2、电流输入端口接线示意图：

  ZMIO310-4DA模拟量输出子模块接线参考

1、电压输出端口接线示意图：

2、电流输出端口接线示意图：

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ZMIO310-CAN扩展模块功能验证

1、断电重启后，观察ZMIO310-CAN通讯模块的ERR灯是否熄灭，扩展模块如果和主端控制器正常通讯上的话，ZMIO310-CAN通讯模块的灯应该是POW[亮]、RUN[亮]、ERR[灭]。

2、通过RTSys软件点击【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】可查看到ZMIO310-CAN扩展模块的IO起始编号等信息。

3、ZMIO310-CAN扩展模块IO口监控。

RTSys软件点击【工具】→【输入口/输出口】→【IO选择】，即可监控对应IO口的IO信息。

4、ZMIO310-CAN扩展模块模拟量的监控。

RTSys软件点击【工具】→【AD/DA】，即可监控对应的模拟量输入输出口的相关信息。 ZMIO310的模拟量输入输出子模块是16位的，所以扩展模块的最大刻度值要手动选择65535，模拟量输入口悬空是会显示一定的数值，这是芯片固有特性，通常无需特别关注。若对此较为敏感，可考虑接入模拟量的地以观察效果。

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ZMIO310-CAN扩展模块模拟量量程修改

ZMIO310-CAN通讯模块可以读写模拟量的量程，具体指令如下： 写：CANIO_INFO(canid,17, moduleid)=量程类型编号 读：?CANIO_INFO(canid,17, moduleid) 参数说明：

canid：扩展模块的拨码ID（既拨码1-4的组合值）。

moduleid：从耦合器后面接的第一个扩展子模块算起，子模块地址按接入耦合器的顺序，从0依次编号。

ZMIO310的模拟量输入输出有以下模式可以选择，量程类型如下：

通过RTSys软件在线命令下发即可设置，同时通过RTSys软件的在线命令也可以查询当前子模块的模拟量量程信息。

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ZMIO扩展模块常见问题分析

1、CAN扩展模块的POW[亮]、RUN[亮]、ERR[亮]和控制器通讯不上，RTSys软件在【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】界面也看不到扩展模块的信息。 A.参考第二节的接线内容，排查接线是否正常，通过万用表排查导线是否良好会不会有接触不良的情况，导线是否使用双绞屏蔽线，屏蔽层可靠接地，扩展板是否使用双电源供电。

B.控制器端是否接120欧电阻，最后面一个扩展模块拨码开关8是否拨到ON。

C.拨码开关是否设置正确，没有和本体及其他扩展模块有IO地址的冲突。

D.是否存在干扰源，把控制器和扩展模块的所有IO端子及轴接口等其他接线端子排都拔下来，其他无关的设备先断电，然后断电重启看看是否可以通讯上。

E.控制器的CAN是否是主端模式（CANIO_ADDRESS的bit5有被置1，例如：CANIO_ADDRESS=32），CAN通讯的波特率和扩展模块是否一致。

F.考虑硬件是否烧坏，替换控制器及扩展模块测试查看。

2、扩展模块有一些IO响应正常，有一些IO响应异常。

通过RTSys软件点击【控制器】→【控制器状态】→【Zcan节点】可查看到各个ZCAN扩展模块的IO编号范围是否有冲突。存在IO冲突的话可通过前四位拨码开关重新设置拨码值，重新上电重启。

3、扩展模块的模拟量输出值读取不到。

A.检查DA模块的电源正极(E+24V)和电源负极(EGND)有连接，给子模块供电。接线参考四章节的ZMIO310-4DA模拟量输出子模块接线图。

B.可以通过RTSys软件在线命令栏发送"?CANIO_INFO"读取当前模拟量子模块的模式或量程是否满足测试需求，如不满足可通过CANIO_INFO指令修改模拟量子模块的模式或量程。

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ZMIO扩展模块相关指令说明

1、CANIO_ADDRESS -- CAN通讯设置

 

类型	系统参数
描述	用于控制器/控制卡上CAN的CANID和CAN速度的设置。扩展板的CAN速度通过拨码开关设置，自动存储到FLASH，重启后生效。 低8位（位0-7）表示CANID，范围0-32，缺省32，32表示为主控制器。 高8位（位8-15）表示CAN速度。 高8位值 CAN速度 0 500kbps（缺省值） 1 250kbps 2 125kbps 3 1Mbps 一个网络中，不要配置多个主控制器。 CAN地址和速度设置必须重启后生效。
例子	控制器设为主端例子： '控制器设为主端，CAN波特率500kbps CANIO_ADDRESS = 32        '控制器设为主端，CAN波特率为250kbps CANIO_ADDRESS = 32+ 256 '控制器设为主端，CAN波特率为125kbps CANIO_ADDRESS = 32+ 512 '控制器设为主端，CAN波特率为1Mbps CANIO_ADDRESS = 32+ 768  控制器设为从端例子： '控制器设为从端，CANID为1，CAN波特率500kbps，作为ZCAN从站使用 CANIO_ADDRESS = 1   '设置CANID为1，此时为从端，CAN波特率250kbps，作为ZCAN从站使用 CANIO_ADDRESS = 1 +256  '设置CANID为1，此时为从端，CAN波特率125kbps，作为ZCAN从站使用   CANIO_ADDRESS = 1 +512  '设置CANID为1，此时为从端，CAN波特率1Mbps，作为ZCAN从站使用  CANIO_ADDRESS = 1 +768

 

2、CANIO_INFO -- CAN扩展板信息

 

类型	系统状态
描述	读取当前的IO板的信息，返回参数值。
语法	CANIO_INFO(canid,17, moduleid)=量程类型 canid：扩展模块的拨码ID moduleid：ZMIO子模块的信息，扩展子模块地址按接入耦合器的顺序，从0依次编号。
适用控制器	通用
例子	修改及查询第一个、第二个扩展子模块AD/DA的量程 CANIO_INFO(0,17, 0)=3     '修改查询AD量程为-10~10V ?CANIO_INFO(0,17, 0)      '查询量程 CANIO_INFO(0,17, 1)=11    '修改DA量程为-10~10V ?CANIO_INFO(0,17, 1)      '查询量程

 

3、CANIO_ENABLE -- CAN使能

 

类型	系统参数
描述	使能或禁止内部CAN主端功能。 当CANIO_ADDRESS设置32时，缺省是使能的。
语法	CANIO_ENABLE = ON/OFF
适用控制器	通用
例子	CANIO_ADDRESS = 32    '设置主端，CAN波特率500kbps CANIO_ENABLE = ON    '打开CAN主端功能 CANIO_ENABLE = OFF   '关闭CAN主端功能

 

本次，正运动技术运动控制卡/运动控制器的ZCAN总线ZMIO310扩展模块的使用，就分享到这里。 审核编辑：黄飞