197 EtherCAT位移传感器 — Beckhoff TwinCAT配置与CODESYS变量映射说明

一、Beckhoff TwinCAT 3 — GJ 197 EtherCAT 从站配置步骤

Step 1：安装 ESI 文件

ESI 文件里有哪些对象、过程数据怎么组织，说明见 197 EtherCAT 位移传感器使用说明。

1. 将 GJ 197 EtherCAT (1 magnet).xml 复制到 TwinCAT 的 ESI 目录：
   C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT（TwinCAT 2 为 C:\TwinCAT\IO\EtherCAT）
2. 打开 TwinCAT XAE → Solution Explorer → I/O → Devices → 右键 Scan
3. 勾选 EtherCAT Master（如 EtherCAT Master (EK1100 / PCIe)）→ 点击 OK
4. 系统自动识别 “Germanjet GJ 197 EtherCAT (1 magnet)”，Vendor ID 0x000005FC

Step 2：确认 PDO 映射（默认已生效）

展开从站 → Box → Process Data Inputs，应看到：

• Input WORD/DWORD → Position 1 (0x6000:01)
• Velocity 1 (0x6000:02)
• Status 1 (0x6000:03)

输入长度默认为 6 Bytes (3 × DINT)，无需手动修改 0x1A00。

Step 3：激活 DC（推荐）

1. 双击从站 → DC Tab
2. Operation Mode 选 Distributed Clocks (DC)
3. Assign Activate = 0x0300（通常自动填）
4. Sync0 Cycle 设为主站 Task 周期（例：1 ms / 2 ms）

Step 4：变量映射（Mapping to PLC）

1. 在 POUs → Global Variables (GVL) 中声明：

   VAR_GLOBAL
       bEcatOnline   : BOOL;        (* 从站 Online 标志 *)
       nPosition     : DINT;        (* 位移位置值 0x6000:01 *)
       nVelocity     : DINT;        (* 速度值 0x6000:02 *)
       nStatus       : DINT;        (* 状态字 0x6000:03 *)
   END_VAR
   

2. 回到 I/O 树 → 右键 Position 1 (Input) → Link To → 选择 GVL.nPosition
3. 同样映射 Velocity → GVL.nVelocity，Status → GVL.nStatus
4. 从站 Online State → 右键 Set to OP (Operational)

此时 GVL.nPosition 实时反映传感器位移值（单位需按分辨率换算，参考 0x2000:02）。

Step 5：读取制造商参数（可选 SDO）

• Online → CoE → SDO Upload
• Index 0x2000 SubIndex 01 → 读 Stroke（量程 mm）
• Index 0x2000 SubIndex 03 → 可写 Direction（0/1 反向）

二、CODESYS / 施耐德 — EtherCAT 变量映射说明

1. 扫描从站

1. Device → Add Device → EtherCAT Master → Scan Network
2. 识别 Germanjet GJ 197 EtherCAT (1 magnet)

2. 确认 Input Process Data

从站 → EtherCAT I/O → Process Data → Inputs，应出现：

• Position_1 (DINT) — 对应 0x6000:01
• Velocity_1 (DINT) — 对应 0x6000:02
• Status_1 (DINT) — 对应 0x6000:03

3. 全局变量声明

VAR_GLOBAL
    Pos_um      : DINT;      (* 位移 raw value *)
    Vel_um      : DINT;
    StatWord    : DINT;
END_VAR

4. I/O Mapping

1. 选中 Position_1 → Properties → I/O Mapping
2. 映射到 GVL.Pos_um
3. 同理映射 Velocity → GVL.Vel_um，Status → GVL.StatWord

5. 单位换算参考

若分辨率为 1 μm/count（常见出厂设定）：

Pos_mm := DINT_TO_REAL( GVL.Pos_um ) / 1000.0;   (* μm → mm *)

若分辨率为 0.1 μm/count，则除以 10000。

6. SDO 访问（可选）

• 从站 → CoE → SDO Read/Write
• Index 0x2000 SubIndex 03 写 0 或 1 切换方向
• 写 0x2000:08 = 1 保存参数到 EEPROM

7. 启用分布式时钟（DC）

1. 双击 EtherCAT 主站，在 EtherCAT 选项卡确认已选中接到传感器的那块网卡。
2. 双击从站进入 DC 选项卡，Operation Mode 选 DC Synchron，SYNC0 周期填成主站任务周期的整数倍，例如任务 1 ms 就填 1 ms。
3. 重新编译并激活配置，从站应稳定停在 OP；多轴场合再对比各轴换向点曲线的相位。

不开 DC 时各站按自己的节拍采样，多轴联动会看到稳定的相位差；开了 DC 各站共用同一条时间轴，换向点才对得齐。

8. 从站上不了 OP 的排查顺序

先在主站读出从站的 AL Status Code（寄存器 0x0134），按码定位：

• 0x001D / 0x001E：PDO 映射长度与同步管理器不符，用 ESI 里的默认映射重建工程。
• 0x001B：同步管理器看门狗超时，检查主站任务是否在运行、周期是否设得过短。
• 0x0031 / 0x0033：分布式时钟没锁住，把 SYNC0 周期放宽一档再试。

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