施耐德Lexium 28伺服的 CANopen 现场总线通讯

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要在当今的数字时代保持竞争力，机器制造商必须力求创新。智能机器更加互联互通、更灵活、高效和安全，使机器制造商能以前所有未的方式进行创新。Lexium 28是EcoStruxure机器自动化平台的一部分。

Lexium28系列是由交流伺服驱动器LXM28与交流伺服电机BCH2组成的伺服产品。



Lexium28系列提供预定产品组合，以满足运动控制应用的需求，优化装置的性能。

伺服电机和伺服驱动器的组合基于功率等级：伺服电机和伺服驱动器具有相同的功率等级。

伺服驱动器及其配套伺服电机的组合产品旨在涵盖0.05 kW至4.5 kW（0.067至 6.03hp）额定功率，支持200..240V市电电源电压。

Lexium28伺服驱动器交付时不包括EMC（电磁兼容）滤波器，需要另配EMC（电磁兼容）滤波器使用才能达到电磁兼容抗扰性要求。

Lexium 28伺服驱动器的防护等级为IP 20。

BCH2电机的额定转矩为0.16Nm至28.6Nm，额定转速为1,500至3,000rpm，具体取决于电机型号。BCH2电机提供不同水平的电机惯量，因而适用于各种应用。外型紧凑 Lexium28伺服驱动器尺寸紧凑，可轻松安装于较小空间，从而缩小设备尺寸并降低设备成本。

软件：SoMachine V4.X：



SoMachine V4.X 硬件组态

首先，新建一个 TM241CEC24T 的 PLC ，如下：



双击 MyController，对启动方式进行设置，如下：



双击 CAN_1，设置 CANopen 的通讯速率为 1M，如下：



右单击 CAN_1，添加一个新设备，如下：



添加 CANopen Performance 主站，如下：



添加完成后，如下：



右单击 CANopen_Performance 并选择添加设备，如下：





添加完成后，如下：



双击 Lexium_28，设置相关参数，如下：

设置节点地址为 1，如下：



如果需要初始化设置参数，则可添加在服务数据对象中，如下：



在 CANopen 通讯中，可以通过设置 Feed 与 Shaft Revolutions 两个参数来定义伺服电机的每转应用单位数，注意，这个地方是自由定义的应用单位，本例中 Feed 设置为10000，Shaft Revolutions 设置为 1，则表示 10000 个应用单位，伺服电机旋转 1 转16#420A:16#00 ~ 16#4211:16#00 对应 P2-10 ~ P2-17 的参数功能，即 DI 输入信号的功能定义，可参考 LXM28 的操作手册来进行初始化的设置，或者直接在 LXM28 中设置，而不在此服务数据对象中进行初始化。

Max Acceleration 与 Max Deceleration 为最大加速度与最大减速度，单位为 units/s2

Profile Acceleration 与 Profile Deceleration 为操作模式下的加速度与减速度，单位为units/s2

Quick stop Deceleration 为快速停止模式下的减速度，单位为 units/s2

SoMachine V4.X 程序编程

在 Application 中，添加一个 POU，并选择为 CFC 编程语言，如下：



添加完成 POU 后，如下所示，点击 POU 并拖拽至 MAST 任务下，如下：





如何在程序中添加控制功能块

在工具箱中选择 Box，并放在 POU 中，如下：



点击 “???” 并点击右侧的按钮，选择所需要输入的功能块名称，如下：



各个功能块的应用

在 LXM28 的控制功能块中，所有的功能块必须使用 SEM_LXM28. 的前缀，否则编译时报错，如下：





获取从站通讯状态功能块

在控制 LXM28 之前，我们通常会判断 CANopen 从站的通讯状态，用作控制 LXM28 使能或读取参数的先决条件；多个从站时应使用多个此功能块，用来获取不同从站的通讯状态。



NETWORK：网络 ID，默认为 1

ENABLE：激活功能块

TIMEOUT：功能块执行超时时间，单位为 ms

DVICE：读取从站通讯状态的站号，本例中为 1

CONFIRM：功能块执行完成

ERROR：功能块执行错误

STATE：读取从站通讯状态，当从站处于正常通讯状态时，STATE = 5



在以下所有功能块中，位置单位为 units，速度单位为 units/s，加速度单位为 units/s2，减速度单位为 units/s2。

使能功能块



Axis：功能块所控制的轴，本例中轴的名称为 Lexium_28，因此写入此名称

Enable：轴使能输入信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

Status：轴使能完成信号

Error：轴使能报错信号

故障复位功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号

Done：功能块执行完成信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

停止功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号

Done：功能块执行完成信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

CommandAborted：功能块被中断信号

设置位置功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号

Position：设置位置值

Relative：TRUE：输入 Position 的位置被叠加至轴的实际位置；FALSE：输入 Position 的位置被设置为轴的实际位置

Busy：功能块执行过程中信号

CommandAborted：功能块被中断信号

Error：功能块执行错误信号

Done：功能块执行完成信号

原点回归功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号

Position：位置值，详细描述如下：



HomingMode：原点回归模式，详细描述如下：



亦可参考《施耐德电气 SoMachine 控制器应用技巧 120 例》一书，书中有详细的原点回归动作说明。

VHome：查找原点的目标速度，详细描述如下：

VOutHome：离开原点的目标速度，详细描述如下：



Busy：功能块执行过程中信号

CommandAborted：功能块被中断信号

Error：功能块执行错误信号

Done：功能块执行完成信号

点动功能块



Axis：功能块所控制的轴



Done：功能块执行完成信号

Busy：功能块执行过程中信号

CommandAborted：功能块被中断信号

Error：功能块执行错误信号

速度控制功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号

Velocity：目标速度

Busy：功能块执行过程中信号

CommandAborted：功能块被中断信号

Error：功能块执行错误信号

InVelocity：已到达目标速度信号

此功能块在 Execute 输入信号为 FALSE 时，轴仍以该功能块的目标速度运行，直至被错误终止或通过 SEM_LXM28.MC_Stop_LXM28 功能块停止。

相对定位功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号

Distance：相对定位模式下的目标位置

Velocity：目标速度

Busy：功能块执行过程中信号

CommandAborted：功能块被中断信号

Error：功能块执行错误信号

Done：定位完成信号

绝对定位功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号

Position：绝对定位模式下的目标位置

Velocity：目标速度

Busy：功能块执行过程中信号

CommandAborted：功能块被中断信号

Error：功能块执行错误信号

Done：定位完成信号

此 功 能 块 必 须 在 建 立 了 绝 对 坐 标 以 后 才 可 使 用 ， 因 此 ， 在 执 行 前 必 须 执 行SEM_LXM28.MC_Home_LXM28或 SEM_LXM28.MC_SetPosition_LXM28 功能块之后才可执行。

位置捕捉功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：触发功能块输入信号



Unit：设置为 1 时，使用捕捉输入信号 1，即 DI7，P2-16 参数需设置为 16#11C；设置为 2 时，使用捕捉输入信号 2，即 DI6，P2-15 参数需设置为 16#11D

Done：功能块执行完成信号

Busy：功能块执行过程中信号

CommandAborted：功能块被中断信号

Error：功能块执行错误信号

Valid：功能块正常执行信号

RecordedPosition：捕捉的位置值

读取轴错误功能块



Axis：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

Valid：功能块正常执行信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

ErrorID：错误代码，详细描述如下：



ErrorFB：对应识别出错误的功能块的层级名

读取轴状态功能块



Axis：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

Valid：功能块正常执行信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号



读取轴运动状态功能块



Axis：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

Valid：功能块正常执行信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号



读取轴的输入信号状态功能块



Input：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

InputNumber：读取的 DI 点的编号，设置 1 ~ 8 对应 DI1 ~ DI8 点

Valid：功能块正常执行信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

Value：读取的 DI 点的状态，TRUE：高电平，FALSE：低电平

Inputs：所有输入点的状态，WORD，Bit 0 ~ 7 对应 DI1 ~ DI8 点的状态，TRUE：高电平，FALSE：低电平

读取轴的实际位置功能块



Axis：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

PositionType：位置类型，0：电机的实际位置；1：运动曲线的给定位置；2：目标位置

Valid：功能块正常执行信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

Position：读取的位置值

读取轴的实际速度功能块



Axis：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

VelocityType：速度类型，0：电机的实际速度；1：运动曲线的给定速度

Valid：功能块正常执行信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

Velocity：读取的速度值

读取轴的实际扭矩功能块



Axis：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能

TorqueType：扭矩类型，0：电机的实际扭矩；1：运动曲线预设的扭矩；2：运动曲线的目标扭矩，单位为 0.1%

Valid：功能块正常执行信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

Torque：读取的扭矩值，-3000 ~ 3000，代表 -300.0% ~ 300.0% 额定扭矩

写入轴的任意参数功能块



Axis：功能块所控制的轴

Execute：功能块触发信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行触发



Done：功能块执行完成信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

读取轴的任意参数功能块



Axis：功能块所控制的轴

Enable：功能块使能信号，可判断从站通讯状态后再根据程序条件进行使能



Done：功能块执行完成信号

Busy：功能块执行过程中信号

Error：功能块执行错误信号

Value：读取的参数值

Length：读取参数的字节长度

作 者 简 介

李 振

运动控制产品专家

施耐德电气（中国）有限公司
工业自动化业务部 OEM 技术中心
独立编写《施耐德电气 SoMachine 控制器应用技巧 120 例》

参与编写《施耐德 EcoStruxure Machine 控制器应用及编程进阶》



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