1.1 產(chǎn)品功能
JM-ECT-TCP 是自主研發(fā)的一款 ETHERCAT 從站功能的通訊網(wǎng)關(guān)。該產(chǎn)品主要功能是將 ETHERCAT 網(wǎng)絡(luò)和 MODBUS-TCP 網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。
JM-ECT-TCP連接到 ETHERCAT 總線中做為從站使用，連接到 MODBUS-TCP 總線中做為主站或從站使用。
1.2 技術(shù)參數(shù)
1.2.1 ETHERCAT 技術(shù)參數(shù)
- 網(wǎng)關(guān)做為 ETHERCAT 網(wǎng)絡(luò)的從站，可以連接倍福、歐姆龍、基恩士等廠家的
PLC。
- 帶 2 個(gè) RJ45 以太網(wǎng)接口，支持 100BASE-TX，MDI/MDIX 自檢測(cè)，可以組成鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，支持環(huán)網(wǎng)冗余。
- 支持的最大 PDO 長(zhǎng)度，inputs 和 outputs 各為 256 字節(jié)。Input 和 output 的方向是主站方向，input 是主站輸入，output 是主站輸出。
1.2.2 MODBUS-TCP 技術(shù)參數(shù)
- 網(wǎng)關(guān)的 MODBUS 接口可通過(guò)撥碼選擇做為主站（客戶端）或從站（服務(wù)器），兩種工作方式二選一工作。
- 網(wǎng)關(guān)作為 MODBUS 主站，支持 01H、02H、03H、04H、05H、06H、0FH、
10H 號(hào)功能。
- 網(wǎng)關(guān)作為 MODBUS 主站，最大可以開(kāi)通 8 個(gè)通道，連接 8 個(gè) MODBUS 從站。從站站號(hào) 1~8，對(duì)應(yīng)端口號(hào) 10001~10008，端口號(hào)可以通過(guò)軟件進(jìn)行更改。
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站號(hào)： |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
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端口： |
10001 |
10002 |
10003 |
10004 |
10005 |
10006 |
10007 |
10008 |
- 網(wǎng)關(guān)作為 MODBUS 從站，支持 02H、04H、0FH、10H 號(hào)功能。
- 網(wǎng)關(guān)作為 MODBUS 從站，端口號(hào)支持 501~504。
2. 產(chǎn)品外觀
2.1 產(chǎn)品尺寸圖
2.2 端子說(shuō)明
3PIN 端子 L+：電源 24V
3PIN 端子 M：電源 0V
3PIN 端子 PE：保護(hù)地
網(wǎng)口 LAN：網(wǎng)關(guān)下載配置口
網(wǎng)口 P1：ETHERCAT 輸入接口
網(wǎng)口 P2：ETHERCAT 輸出接口
網(wǎng)口 P3：MODBUS-TCP 接口
2.3 指示燈
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標(biāo)識(shí) |
顏色 |
定義 | |
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PWR |
綠色 |
網(wǎng)關(guān)內(nèi)部電源正常 | |
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LAN |
綠色 |
網(wǎng)關(guān)處于配置狀態(tài)，可以通過(guò) LAN 接口下載配置 | |
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OK |
黃色 |
ETHERCAT 通訊正常 | |
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FAL |
紅色 |
ETHERCAT 通訊斷線 | |
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OK |
綠色 |
閃爍時(shí)表示 MODBUS-TCP 接口正在收發(fā)數(shù)據(jù) |
2.4 撥碼說(shuō)明
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標(biāo)識(shí) |
撥位 |
定義 |
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SW1 MODBUS 功能 |
Bit1 |
MODBUS 主從設(shè)置： ON：網(wǎng)關(guān)做為 MODBUS 主站（客戶端）工作 OFF：網(wǎng)關(guān)做為 MODBUS 從站（服務(wù)器）工作 |
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Bit2 |
協(xié)議設(shè)置：本產(chǎn)品固定撥到 ON ON：網(wǎng)關(guān)按照 MODBUS 協(xié)議工作 OFF：保留 | |
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Bit3 |
恢復(fù)出廠設(shè)置：撥到 ON，給產(chǎn)品上電，維持 5~10 秒，網(wǎng)關(guān)完成復(fù)位操作。撥到 OFF，網(wǎng)關(guān)重新上電，再次正常工作。 | |
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Bit4~Bit7 |
預(yù)留，撥到 OFF |
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Bit8 |
網(wǎng)關(guān)設(shè)置狀態(tài)： ON：網(wǎng)關(guān)處于設(shè)置狀態(tài)，用戶可以設(shè)置網(wǎng)關(guān)的配置信息 OFF：網(wǎng)關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)。 |
3. 硬件電氣規(guī)范
3.1 電氣參數(shù)
◆ 電源：直流 24V/200mA（18V～30V 可用），使用中建議接好保護(hù)地 PE
◆ 工作環(huán)境：-25～55℃，濕度≤95%
◆ 防護(hù)等級(jí)：IP20
◆ 安裝方式：35mm 導(dǎo)軌
◆ 重量：500g
3.2 ETHERCAT 的電氣連接
ETHERCAT 采用標(biāo)準(zhǔn) 4 芯屏蔽電纜。建議用戶使用標(biāo)準(zhǔn) ETHERCAT 插頭及標(biāo)準(zhǔn) ETHERCAT 電纜。有關(guān) ETHERCAT 安裝規(guī)范請(qǐng)用戶參照有關(guān)
ETHERCAT 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
3.3 MODBUS 的電氣連接
MODBUS-TCP 采用標(biāo)準(zhǔn)的 T568B 接法，支持直連和交叉接線方式，如上圖所示。MODBUS-TCP 只需要連接以太網(wǎng)的 1、 2、 3、 6 這四根信號(hào)線即可實(shí)現(xiàn)通訊。用戶需注意以太網(wǎng)線的屏蔽層連接良好。
4. 協(xié)議及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
4.1 協(xié)議轉(zhuǎn)換原理
網(wǎng)關(guān)分別從 ETHERCAT 一側(cè)和 MODBUS 一側(cè)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，存入各自的緩沖區(qū)，網(wǎng)關(guān)內(nèi)部將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，從而實(shí)現(xiàn)兩邊數(shù)據(jù)的傳輸。
4.2 ETHERCAT 協(xié)議介紹
EtherCAT 現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議是由德國(guó)倍福公司在 2003 年提出的，該通訊協(xié)議拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分靈活，數(shù)據(jù)傳輸速度快，同步特性好，可以形成各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
EtherCAT 協(xié)議自從推出以來(lái)，憑借其優(yōu)異的性能得到了工控領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并且取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。在2014年10月， EtherCAT現(xiàn)場(chǎng)總線成為GB/T 31230 即中國(guó)認(rèn)可的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，從 EtherCAT 技術(shù)從誕生之日起，在過(guò)去的短短十多年時(shí)間里快速發(fā)展壯大，已經(jīng)占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額，這充分證明了 EtherCAT 現(xiàn)場(chǎng)總線卓越的性能和出色的質(zhì)量。
- 完全符合以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。EtherCAT 是對(duì)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行修改，因此可以與其他以太網(wǎng)協(xié)議并存于統(tǒng)一總線。EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)中也可以使用普通的以太網(wǎng)設(shè)備，例如以太網(wǎng)線、以太網(wǎng)卡、交換機(jī)、路由器等設(shè)備。此外，任何具有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)控制器的設(shè)備都可以作為 EtherCAT 主站，包括 PC 計(jì)算機(jī)、帶有以太網(wǎng)控制器的嵌入式設(shè)備。
- 卓越的性能。EtherCAT 是基于以太網(wǎng)技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到 100Mbit/s，是最快的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。EtherCAT 最大利用以太網(wǎng)帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，有效數(shù)據(jù)利用率高，可達(dá) 90%以上。另外 EtherCAT 數(shù)據(jù)幀處理的實(shí)時(shí)性很高，數(shù)據(jù)刷新周期小于 100us，滿足對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合。此外，EtherCAT 使用高精度的分布式時(shí)鐘，能保證各個(gè)從站節(jié)點(diǎn)設(shè)備的同步精度小于 1us。
- 簡(jiǎn)單、低成本。EtherCAT 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而無(wú)需交換機(jī)或集線器，復(fù)雜功能的節(jié)點(diǎn)設(shè)備或簡(jiǎn)單的 I/O 節(jié)點(diǎn)都可以用作 EtherCAT 從站。此外 EtherCAT 在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫鏇](méi)有限制，支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如線型、星型、樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組合，從而使得設(shè)備連接非常靈活。
5. 網(wǎng)關(guān)配置及操作
要使網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)正確的功能運(yùn)行，需要如下幾個(gè)步驟：
- 使用GW Config 軟件配置網(wǎng)關(guān)的MODBUS 報(bào)文。
- 使用TCP Config8 軟件設(shè)置網(wǎng)關(guān)的MODBUS 網(wǎng)口參數(shù)。
- 使用GW Modbus Builder 軟件設(shè)置網(wǎng)關(guān)的ETHERCAT 輸入、輸出長(zhǎng)度。
- 在ETHERCAT 主站軟件上配置網(wǎng)關(guān)。
- 正確設(shè)置撥碼，供電后網(wǎng)關(guān)開(kāi)始運(yùn)行。
以下章節(jié)對(duì)所有操作流程進(jìn)行詳細(xì)描述：
5.1 配置網(wǎng)關(guān)的 MODBUS 報(bào)文
5.1.1 網(wǎng)關(guān)做為 MODBUS 主站
- 使用網(wǎng)線將電腦與網(wǎng)關(guān)的 LAN 網(wǎng)口連接。
- 將撥碼的第 8 位撥到 ON，此時(shí)網(wǎng)關(guān)處于配置狀態(tài)，然后給網(wǎng)關(guān)供電。
- 打開(kāi) GW Config 軟件，選擇“Modbus 配置”，點(diǎn)擊確定后進(jìn)入設(shè)置界面。
- 雙擊軟件右側(cè)設(shè)備列表中的“Modbus Master”，可以添加一個(gè)虛擬主站到項(xiàng)目中，添加后可以在軟件左側(cè)項(xiàng)目樹(shù)中看到此主站，如下圖：
- 雙擊軟件右側(cè)設(shè)備列表中的“Modbus Slave”，可以添加一個(gè)從站到此主站的 Modbus 總線中，添加后可以在軟件的主窗口中看到 Modbus 總線中的所有站點(diǎn)，如下圖：
- 多次雙擊軟件右側(cè)設(shè)備列表中的“Modbus Slave”，可以添加多個(gè)從站。
- 雙擊主窗口中的“Modbus Master”圖標(biāo)，彈出 Modbus 主站參數(shù)設(shè)置窗口，在這個(gè)窗口里，用戶可以設(shè)置 Modbus 總線的運(yùn)行參數(shù)和網(wǎng)關(guān)做為
Modbus 主站工作時(shí)的特性，如下圖：
參數(shù)說(shuō)明：
波特率：Modbus-RTU 總線的運(yùn)行頻率，在Modbus-TCP 產(chǎn)品中，此參數(shù)無(wú)效，應(yīng)保持默認(rèn)值“9.6K”。
校驗(yàn)位：Modbus-RTU 總線的數(shù)據(jù)格式，在Modbus-TCP 產(chǎn)品中，此參數(shù)無(wú)效，應(yīng)保持默認(rèn)值“8-1-N”。
超時(shí)時(shí)間：Modbus 從站響應(yīng)的超時(shí)時(shí)間。主站發(fā)出報(bào)文后，如果在此時(shí)間內(nèi)主站未收到來(lái)自從站的正確回復(fù)報(bào)文，則認(rèn)為超時(shí)。超時(shí)后，主站認(rèn)為此次通訊過(guò)程結(jié)束，主站自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一條報(bào)文的通訊過(guò)程。
空閑時(shí)間：Modbus 主站在完成一次報(bào)文通訊后，空閑這段時(shí)間后再發(fā)送下一條報(bào)文，從而保證從站有足夠的響應(yīng)時(shí)間處理其他任務(wù)。
寫(xiě)命令模式：如果設(shè)置成“寫(xiě)一次”，則主站需要下發(fā)的數(shù)據(jù)改變時(shí)，觸發(fā)一次寫(xiě)命令，如果成功完成寫(xiě)命令，則直到下一次數(shù)據(jù)變化，才會(huì)再觸發(fā)一次寫(xiě)命令。如果設(shè)置成“一直寫(xiě)”，則不論數(shù)據(jù)是否變化，主站都會(huì)循環(huán)進(jìn)行寫(xiě)操作。 斷線模式：如果設(shè)置成“保持”，ETHERCAT 通訊斷線后，Modbus 一側(cè)的數(shù)據(jù)保持最后一次數(shù)據(jù)值不變。如果設(shè)置成“清零”，ETHERCAT 通訊斷線后，Modbus 一側(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)被清零。
從站狀態(tài)監(jiān)測(cè)：如果打開(kāi)從站狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，網(wǎng)關(guān)會(huì)在全部通訊數(shù)據(jù)的最后增加4 個(gè)字節(jié)（32 個(gè)bits），用于標(biāo)識(shí)相應(yīng)32 個(gè)從站是否在線。
- 雙擊主窗口的某一個(gè)“Modbus Slave”，可以設(shè)置該從站的報(bào)文。
- 如下圖所示，用戶給 1 號(hào)從站添加了 1 條寫(xiě)線圈、1 條讀線圈、一條寫(xiě)寄存器、一條讀寄存器。每一條報(bào)文，用戶可以在表格內(nèi)修改起始地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
- 配置完成后，用戶再次雙擊“Modbus Master”，點(diǎn)擊“地址表”按鈕，彈出 Modbus 從站數(shù)據(jù)列表。此列表展示出用戶配置的全部報(bào)文，可以幫助用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的地址映射。
- 用戶配置完成 Modbus 報(bào)文后，可以將配置下載到網(wǎng)關(guān)中。下載配置前
需要將撥碼第 8 位撥到 ON，電腦與網(wǎng)關(guān)的 LAN 口通過(guò)網(wǎng)線連接。
- 點(diǎn)擊菜單欄“設(shè)置——通訊設(shè)置——以太網(wǎng)設(shè)置”，進(jìn)行下載網(wǎng)口設(shè)置，如下圖。其中“網(wǎng)絡(luò)適配器”指的是用戶操作的電腦 IP 地址，需要和設(shè)備 IP 地址在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)�！�設(shè)備 IP 地址”指的是網(wǎng)關(guān) LAN 口的 IP，出廠默認(rèn)是 192.168.1.201，一般情況下用戶無(wú)需修改。“配置模塊地址”用戶忽略即可。
- 如果用戶需要修改網(wǎng)關(guān) LAN 口的 IP 地址，可以點(diǎn)擊菜單欄“設(shè)置——通訊設(shè)置——修改設(shè)備 IP”，進(jìn)行下載網(wǎng)口設(shè)置，如下圖。
- 用戶點(diǎn)擊“工具——下載”，等到軟件下方的“Status”狀態(tài)欄執(zhí)行到 100%，即代表下載完成。
