欧姆龙NJ系列PLC控制雷赛步进电机完整指南 

工控社区 2025-9-5 18:16:59 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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本文将详细探讨如何使用欧姆龙NJ系列PLC通过EtherCAT总线控制雷赛步进电机，涵盖硬件配置、接线方式、参数设置及ST语言程序编写，特别包含IO映射的实现方法。1.系统概述与硬件配置
欧姆龙NJ系列控制器是基于EtherCAT总线的运动控制器，其运动控制功能非常强大，性价比高，广泛应用于锂电、3C、新能源等复杂多轴控制场合。雷赛DM3C系列步进驱动器支持EtherCAT通信协议，能够实现高性能的运动控制。
1.1所需硬件组件
·欧姆龙NJ系列PLC（如NJ-501）
·雷赛DM3C系列EtherCAT步进驱动器
·雷赛步进电机
·24V直流电源
·Micro USB调试线
·EtherCAT通信电缆
1.2硬件连接步骤
1. 电源接线：将24V电源正极连接到驱动器的V+端子，负极连接到GND端子
2. 电机接线：使用万用表测量电机绕组，将同一绕组的两根线分别接到A+和A-、B+和B-端子。如果电机方向相反，可以交换A+和A-或B+和B-的接线。
3. EtherCAT通信：使用网线将NJPLC的EtherCAT端口与DM3C驱动器的EtherCATIN端口连接，多个驱动器可以通过EtherCATOUT端口串联。
4. IO信号接线：DM3C驱动器数字量输入接口可做共阴极或共阳极接法。如果需要连接限位开关或原点信号，请注意：
o 正限位默认对应DI4
o 负限位默认对应DI5
o 原点信号默认对应DI1（探针输入1）
o Home开关默认对应DI3
重要提示：如果PLC输出信号为24V，而步进驱动器输入需要5V信号，则需要在脉冲和方向信号线上串联一个2kΩ的电阻。否则可能会损坏驱动器输入点。
2.软件配置与参数设置2.1软件准备
使用欧姆龙Sysmac Studio软件进行配置和编程：
1. 安装Sysmac Studio软件（确保版本与PLC固件兼容）
2. 获取雷赛DM3C驱动器的ESI文件（DM3C-EC_V1.06.xml）
3. 将ESI文件复制到Sysmac Studio安装目录的EsiFiles/UserEsiFiles文件夹下
2.2新建工程与通信设置
1. 新建工程：打开Sysmac Studio，创建新工程，选择对应的NJPLC型号和版本
2.设置通信：
o 将计算机和PLC设置为同一网段（例如PLC IP地址为192.168.250.1，计算机可设置为192.168.250.x）
o 在Sysmac Studio中设置通信参数，建立与PLC的连接
3.EtherCAT配置：
o 在线成功后，双击"EtherCAT"项目
o 右键点击"主设备"，选择"与物理网络配置比较和合并"
o 点击"应用物理网络配置"
o 系统会自动扫描连接到网络上的DM3C驱动器
2.3驱动器参数设置
通过Sysmac Studio可以修改驱动器的多项参数：
// 通过SDO修改驱动器参数的示例程序段
VAR
    bExecute: BOOL; // 执行触发
    diStatus: INT; // 状态显示
    bBusy: BOOL; // 忙状态
    bError: BOOL; // 错误状态
    diErrorCode: INT; // 错误代码
END_VAR
// 修改电流参数（对象字典0x2030）的示例
MC_BWriteParameter(
    Axis:= Axis1,
    Execute:= bExecute,
    DeviceId:= 1601,
    Index:= 162030,
    SubIndex:= 1,
    DataType:= DINT,
    Value:= 1500,
    Done=> ,
    Busy=> bBusy,
    Error=> bError,
    ErrorCode=> diErrorCode
);
// 修改细分参数（对象字典0x2001）的示例
MC_BWriteParameter(
    Axis:= Axis1,
    Execute:= bExecute,
    DeviceId:= 1601,
    Index:= 162001,
    SubIndex:= 1,
    DataType:= DINT,
    Value:= 6400,
    Done=> ,
    Busy=> bBusy,
    Error=> bError,
    ErrorCode=> diErrorCode
);
注意：DM3C和CL3C系列中，数据类型为DINT，需要设置为4字节

。其他可能需要修改的参数包括：细分(0x2001)、IO极性(0x2152-子索引值+0x80)、运行方向(0x2051)。
2.4轴参数配置
1. 添加轴：在"运动控制设置"→"轴设置"中，右键点击"添加"→"运动控制轴"
2. 单位换算配置：根据实际需求设置工程单位（如脉冲、毫米、度等）
3.回零参数配置：
o 欧姆龙采用主站回零，提供多种回零方法
o 注意信号映射：欧姆龙的原点接近输入 = 雷赛的原点输入HOME switch（默认对应DI3）
o 欧姆龙的原点输入信号 = 雷赛的探针输入1 Probe1（默认对应DI1）
4.PDO配置：
o 对于常用功能，DM3C默认配置的PDO已经足够
o 如需添加对象字典到PDO中，可在PDO配置界面中进行添加
3. ST语言程序编写
本节展示使用ST语言编写控制程序，包括变量声明、IO映射和运动控制功能实现。
3.1变量声明与IO映射
// 全局变量声明
VAR_GLOBAL
    // 输入信号结构体
    stInputs: STRUCT
        // 限位信号
        bPositiveLimit: BOOL;     // 正限位信号
        bNegativeLimit: BOOL;     // 负限位信号
        bOriginSensor: BOOL;      // 原点传感器信号
        bEmergencyStop: BOOL;     // 急停信号
        // 按钮信号
        bStartBtn: BOOL;          // 启动按钮
        bStopBtn: BOOL;           // 停止按钮
        bJogPlusBtn: BOOL;        // 正点动按钮
        bJogMinusBtn: BOOL;       // 负点动按钮
        // 保留信号
        bReserved01: BOOL;        // 保留IO1
        bReserved02: BOOL;        // 保留IO2
    END_STRUCT;
    
    // 输出信号结构体
    stOutputs: STRUCT
        bReadyLED: BOOL;          // 就绪指示灯
        bRunningLED: BOOL;        // 运行指示灯
        bErrorLED: BOOL;          // 故障指示灯
        bOutput01: BOOL;          // 输出01
        bOutput02: BOOL;          // 输出02
    END_STRUCT;
    
    // 轴变量
    Axis1: AXIS_REF;              // 轴1参考
    bAxisEnabled: BOOL;           // 轴使能状态
    
    // 运动控制功能块变量
    mcPower: MC_POWER;            // 使能功能块
    mcHome: MC_HOME;              // 回零功能块
    mcMoveAbsolute: MC_MOVEABSOLUTE; // 绝对定位功能块
    mcMoveRelative: MC_MOVERELATIVE; // 相对定位功能块
   mcMoveVelocity: MC_MOVEVELOCITY; // 速度运动功能块
    mcStop: MC_STOP;              // 停止功能块
    
    // 状态变量
    bPowerOn: BOOL;               // 电源开启状态
    bHomed: BOOL;                 // 回零完成状态
    bBusy: BOOL;                  // 忙状态
    bError: BOOL;                 // 错误状态
    diErrorCode: INT;             // 错误代码
END_VAR
// IO映射实现
// 将物理IO映射到程序变量
PROGRAM MAIN
VAR_INPUT
    // 物理输入映射 - 根据实际硬件配置调整地址
    PHYSICAL_INPUT01 AT %I0.0: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT02 AT %I0.1: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT03 AT %I0.2: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT04 AT %I0.3: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT05 AT %I0.4: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT06 AT %I0.5: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT07 AT %I0.6: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT08 AT %I0.7: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT09 AT %I1.0: BOOL;
    PHYSICAL_INPUT10 AT %I1.1: BOOL;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    // 物理输出映射 - 根据实际硬件配置调整地址
    PHYSICAL_OUTPUT01 AT %Q0.0: BOOL;
    PHYSICAL_OUTPUT02 AT %Q0.1: BOOL;
    PHYSICAL_OUTPUT03 AT %Q0.2: BOOL;
    PHYSICAL_OUTPUT04 AT %Q0.3: BOOL;
    PHYSICAL_OUTPUT05 AT %Q0.4: BOOL;
END_VAR
VAR
    // 本地变量
END_VAR
// IO映射操作
// 输入映射
stInputs.bPositiveLimit := PHYSICAL_INPUT01;
stInputs.bNegativeLimit := PHYSICAL_INPUT02;
stInputs.bOriginSensor := PHYSICAL_INPUT03;
stInputs.bEmergencyStop := PHYSICAL_INPUT04;
stInputs.bStartBtn := PHYSICAL_INPUT05;
stInputs.bStopBtn := PHYSICAL_INPUT06;
stInputs.bJogPlusBtn := PHYSICAL_INPUT07;
stInputs.bJogMinusBtn := PHYSICAL_INPUT08;
// 输出映射
PHYSICAL_OUTPUT01 := stOutputs.bReadyLED;
PHYSICAL_OUTPUT02 := stOutputs.bRunningLED;
PHYSICAL_OUTPUT03 := stOutputs.bErrorLED;
PHYSICAL_OUTPUT04 := stOutputs.bOutput01;
PHYSICAL_OUTPUT05 := stOutputs.bOutput02;
END_PROGRAM
3.2轴使能控制
// 轴使能控制程序
mcPower(
    Axis := Axis1,
    Enable := TRUE,
    Enable_Positive := TRUE,
    Enable_Negative := TRUE,
    Status => bPowerOn,
    Busy => bBusy,
    Error => bError,
    ErrorCode => diErrorCode
);
// 检查使能状态并更新输出
IF bPowerOn THEN
    stOutputs.bReadyLED := TRUE;
    stOutputs.bErrorLED := FALSE;
ELSE
    stOutputs.bReadyLED := FALSE;
    IF bError THEN
        stOutputs.bErrorLED := TRUE;
    END_IF
END_IF;
3.3回零操作
// 回零操作程序
// 当启动按钮按下且系统已使能但未回零时，执行回零操作
IF stInputs.bStartBtn AND bPowerOn AND NOT bHomed THEN
    mcHome(
        Axis := Axis1,
        Execute := TRUE,
        Position := 0.0,
        Done => ,
        Busy => bBusy,
        Error => bError,
        ErrorCode => diErrorCode
    );
END_IF;
// 回零完成检测
IF mcHome.Done THEN
    bHomed := TRUE;
    stOutputs.bRunningLED := TRUE;
END_IF;
3.4点动运动控制
// 点动运动控制程序
// 正点动
IF stInputs.bJogPlusBtn AND bPowerOn AND bHomed THEN
    mcMoveVelocity(
        Axis := Axis1,
        Execute := TRUE,
        Velocity := 1000.0,
        Acceleration := 10000.0,
        Deceleration := 10000.0,
        Direction := MC_POSITIVE_DIRECTION,
        Busy => bBusy,
        Error => bError,
        ErrorCode => diErrorCode
    );
END_IF;
// 负点动
IF stInputs.bJogMinusBtn AND bPowerOn AND bHomed THEN
   mcMoveVelocity(
        Axis := Axis1,
        Execute := TRUE,
        Velocity := 1000.0,
        Acceleration := 10000.0,
        Deceleration := 10000.0,
        Direction := MC_NEGATIVE_DIRECTION,
        Busy => bBusy,
        Error => bError,
        ErrorCode => diErrorCode
    );
END_IF;
// 点动按钮释放时停止
IF NOT stInputs.bJogPlusBtn AND NOT stInputs.bJogMinusBtn THEN
    mcStop(
        Axis := Axis1,
        Execute := TRUE,
        Deceleration := 10000.0,
        Done => ,
        Busy => bBusy,
        Error => bError,
        ErrorCode => diErrorCode
    );
END_IF;
3.5绝对位置运动
// 绝对位置运动程序
// 当启动按钮按下且系统已使能且已回零时，执行绝对运动
IF stInputs.bStartBtn AND bPowerOn AND bHomed THEN
    mcMoveAbsolute(
        Axis := Axis1,
        Execute := TRUE,
        Position := 5000.0,
        Velocity := 2000.0,
        Acceleration := 10000.0,
        Deceleration := 10000.0,
        Done => ,
        Busy => bBusy,
        Error => bError,
        ErrorCode => diErrorCode
    );
END_IF;
4.调试与监控4.1 PDO变量监控

在Sysmac Studio的I/O映射中，可对PDO变量进行监控

。这有助于调试和验证通信是否正确建立。
4.2常见故障排除
1. 通信故障：检查EtherCAT网络连接、节点地址设置和ESI文件是否正确导入1
2. 电机不运动：检查使能信号、脉冲输出和驱动器参数设置
3. 位置偏差：检查细分设置、齿轮比和单位换算配置
4. 限位故障：检查限位开关接线和极性设置
5.总结
本文详细介绍了欧姆龙NJ系列PLC通过EtherCAT总线控制雷赛步进电机的完整过程，包括硬件配置、接线方式、参数设置以及ST语言程序编写。通过使用IO映射和标签变量，程序可读性和维护性大大提高。
关键配置要点：
1. 正确设置节点地址并通过拨码开关配置

2. 导入正确的ESI文件到Sysmac Studio

3. 配置PDO参数和轴参数以适应应用需求

4. 使用ST语言编写结构化程序，实现运动控制功能
5. 通过IO映射将物理IO与程序变量关联
这种方法不仅适用于雷赛步进电机，也可作为其他EtherCAT从站设备配置的参考，为工业自动化系统提供了一种高效、可靠的解决方案。


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