基于EtherCAT總線的西門子S1500控制器與Kubler編碼器通信

朱 霖，王 維，夏良辰

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225000）

EtherCAT（以太網控制自動化技術）是一個開放架構，以以太網為基礎的現場總線系統。自動化對通訊一般會要求較短的資料更新時間、資料同步時的通訊抖動量低，而且硬件的成本要低，EtherCAT開發的目的就是讓以太網可以運用在自動化應用中。EtherCAT為系統的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準，同時，它還符合甚至降低了現場總線的使用成本；EtherCAT的特點還包括高精度設備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協議（SIL3）。

1 Kubler編碼器

編碼器是將信號（如比特流）或數據進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。庫伯勒Sendix5868型編碼器是具有Profibus接口和可選傳感器技術的絕對式多圈編碼器，最大分辨率達28bits，可采用直徑最大為15mm的盲空心軸，通過西門子S1500系列PLC與庫伯勒Sendix5868型編碼器通訊可設定其旋轉方向，縮放（每一圈的步驟數），預設值，診斷模式等。

2 庫伯勒編碼器的配置文件

本文采用西門子S1500系列控制器和庫伯勒8.5868.12C2.C212編碼器建立通訊。首先安裝庫伯勒廠家提供的編碼器GSDML文件，將壓縮包內選中的文件后綴是BMP和XML的文件，放入同一個文件夾，之后通過TIA加載GSDML文件，安裝即可。安裝成功后，顯示GSD已經安裝。

3 編碼器硬件組態

如圖1所示在博圖V14網絡視圖中找到編碼器，之后拖入到Profnet網絡中。

轉到設備視圖，對編碼器進行進一步配置，分配編碼器名稱，并將Mantel860模塊拖入到設備中，選擇Tel860，對編碼器的IO地址進行分配，此處分配的地址為輸入和輸出地址從0起始，如圖2所示。

4 編碼器參數設置

選擇Parameter_Submod，對編碼器的參數進行配置，配置完成之后，對在線編碼器分配設備名稱，搜索在線設備，對設備進行名稱分配。編碼器參數配置界面如圖3所示。

（1）Code Sequence Counter Clockwise：編碼器計數方向選擇，此選項默認關閉，編碼器順時針旋轉，數據增大。如果選中此選項，編碼器逆時針旋轉，數據增大。

（2）Scaling Function Control：選中開啟編碼器分辨率可修改功能，編碼器分辨率設置參見Measuring Units per Revolution和 Total Measuring Range。

（3）Measuring Units per Revolution（MUR）：編碼器單圈分辨率（數值范圍 1.....216，編碼器旋轉一圈輸出的數值）。

圖1 編碼器硬件組態圖

圖2 編碼器地址分配圖

圖3 編碼器參數配置圖

（4）Total Measuring Range（TMR）：編碼器總分辨率設置。①1.....228：針對多圈編碼器；②1.....216：針對單圈編碼器；③Example：UR=8192,TMR=65536，單圈分辨率為8192，總分辨率為 65536，TMR/MUR=8，編碼器旋轉圈數為8圈；④Example：MUR=8192,TMR=33554432，單圈分辨率為8192，總分辨率為33554432，TMR/MUR=4096，編碼器旋轉圈數為4096圈；⑤Example：MUR=8192,TMR=8192，單圈分辨率為8192，總分辨率為8192，TMR/MUR=1，編碼器旋轉圈數為1圈，編碼器即為單圈編碼器；⑥ -TMR/MUR=max.212（multiturn） or 1（singleturn）-TMR/MUR=power of 2（e.g.1/4,1/2,1,2,4,8, …,4096），2的X次冪。

（5）Velocity Measuring Unit：編碼器輸出速度模式選擇，共有如下4種可選擇。①Steps（positions）/second；②Steps（positions）/0.1second；③Steps（positions）/0.01 second；④revolutions/minute。

5 編碼器通訊地址及編程

圖4 編碼器通訊編程圖

編碼器輸入輸出模板解析，ManTel860==Manufacturer Telegram 860。輸入地址對應8個字節，前四個字節 0-3（ID0w為編碼器位置數據32位無符號整數，后四個字節 4-7（ID4）為編碼器的速度數據32位有符號整數讀取ID0為編碼器位置數據，讀取ID4為編碼器速度數據，輸出地址對應4個字節，最高位為觸發位，對Bit31進行操作，Bit31由0變為1后，再變回0，編碼器完成一次完整的觸發預制數值操作。Bit30-Bit28，始終保持0，Bit27-Bit0，預制數值數據位，置零操作，Q地址為0，則對QD0進行操作，寫入QD16#80000000，觸發復位置零，10ms延時后，將QD恢復成0，完成置零操作，通訊程序如圖4所示。

6 結束語

本文介紹的的庫伯勒編碼器與西門子S1500控制器通訊在我公司P2H系列閉式高速壓力機自動調模及曲軸實時位置讀取和監控上得到實現，該通訊具有傳輸速率快速、穩定、精確等特點。