Codesys与伺服驱动器的EtherCAT配置

1. 环境准备与主站添加

打开 Codesys 编程环境，新建 一个标准工程。在设备仓库中，找到 并 添加 EtherCAT 主站控制器。

1. 在项目树中，右键点击 “Device” 选项。
2. 选择 “Add Device”，在弹出的对话框中 展开 “Fieldbuses” 列表。
3. 选中 “EtherCAT” 并 点击 “Add Device” 按钮。
4. 确认 主站已添加到项目树中，通常显示为 “EtherCAT Master”。

2. 安装从站设备描述文件(ESI)

EtherCAT 从站需要 XML 格式的设备描述文件（ESI）才能被主站识别。不同品牌的伺服驱动器需提前从官网下载对应的 XML 文件。

1. 点击 菜单栏中的 “Tools” 选项，选择 “Device Repository”。
2. 点击 “Install” 按钮，浏览 并 选中 伺服驱动器的 XML 描述文件。
3. 点击 “Open” 完成安装，关闭 对话框。

3. 扫描与添加伺服驱动器

将伺服驱动器通过网线与主站连接，并确保驱动器处于“Ready”状态，供电正常。

1. 切换 视图至 “Online” 模式，或 点击 项目树中 EtherCAT Master 图标前的 “+” 号。
2. 右键点击 “EtherCAT Master”，选择 “Scan Devices”。
3. 系统自动扫描网络，选中 扫描到的伺服驱动器，点击 “OK” 确认添加。
4. 若弹出对话框询问是否自动映射 I/O，选择 “No”，手动配置更可靠。

4. EtherCAT状态机机制

EtherCAT 通信状态的切换是驱动器运行的前提。主站会自动引导从站经历 Init、Pre-Op、Safe-Op 和 Op 四个阶段。只有进入 Op 状态，实时数据交换才真正开始。

检查 通信状态的方法：点击 项目树中的驱动器节点，在右侧监控界面观察 “State” 一栏。若未显示 OP，需检查网线连接或 XML 文件版本。

5. PDO映射配置

过程数据对象（PDO）定义了主站与驱动器之间实时交换的数据。必须将控制字、状态字、目标位置等变量映射到 PLC 变量表中。

1. 双击 项目树中的伺服驱动器设备，打开 其配置界面。
2. 切换 到 “PDO” 或 “Process Data” 选项卡。
3. 在 “RxPDO” (主站发往从站) 区域，勾选 以下关键输出项：
   • Control Word (控制字，索引通常为 0x6040)
   • Target Position (目标位置，索引通常为 0x607A)
   • Target Velocity (目标速度)
4. 在 “TxPDO” (从站发往主站) 区域，勾选 以下关键输入项：
   • Status Word (状态字，索引通常为 0x6041)
   • Actual Position (实际位置，索引通常为 0x6064)
   • Error Code (错误代码)

常用CANopen对象映射关系如下表所示：

6. 编写控制程序

展开 驱动器节点，找到自动生成的 I/O 映射变量（如 Axis1_ControlWord）。在程序中通过状态机逻辑控制驱动器的使能与运动。

定义 状态机控制变量：

PROGRAM PLC_PRG
VAR
    (* 状态机步骤变量 *)
    nStep : INT := 0;
    (* 定时器用于延时检测 *)
    tTimer : TON;
    (* 映射变量假设已自动生成，此处为示例 *)
    wControlWord AT %QW0 : WORD;
    wStatusWord AT %IW0 : WORD;
    nTargetPos AT %QD2 : DINT;
    bEnable : BOOL;
END_VAR

编写 控制逻辑代码：

(* 标准状态机控制逻辑 *)
CASE nStep OF
    0: (* 初始化：等待驱动器就绪 *)
        (* 状态字Bit0为1表示准备就绪 *)
        IF (wStatusWord AND 16#0001) <> 0 THEN
            nStep := 1;
        END_IF;

    1: (* 发送 shutdown 命令 *)
        (* 控制字写入 16#0006 *)
        wControlWord := 16#0006;
        nStep := 2;

    2: (* 等待 Switch On Disabled 状态 *)
        (* 状态字Bit2为1 *)
        IF (wStatusWord AND 16#0004) <> 0 THEN
            nStep := 3;
        END_IF;

    3: (* 发送 Switch On 命令 *)
        (* 控制字写入 16#0007 *)
        wControlWord := 16#0007;
        tTimer(IN := TRUE, PT := T#100MS);
        IF tTimer.Q THEN
            tTimer(IN := FALSE);
            nStep := 4;
        END_IF;

    4: (* 使能完成，进入 Operation Enabled *)
        (* 控制字写入 16#000F *)
        wControlWord := 16#000F;
        (* 状态字Bit1为1表示已使能 *)
        IF (wStatusWord AND 16#0001) <> 0 THEN
            nStep := 5;
        END_IF;

    5: (* 运动控制阶段 *)
        (* 此处可设置目标位置并触发运动 *)
        nTargetPos := 10000;
        (* 控制字Bit4置1触发新位置设定 *)
        wControlWord := 16#001F;
END_CASE

7. 下载与调试

程序编写完成后，需下载至控制器并监控变量变化。

1. 点击 工具栏中的 “Build” 按钮，确认 无编译错误。
2. 点击 “Online” -> “Login”，将程序下载至 PLC。
3. 点击 “Start” 按钮，观察 项目树中 EtherCAT 主站与从站的状态灯是否变绿。
4. 打开 监控窗口，强制 修改 bEnable 变量为 TRUE，观察 伺服电机是否按预期动作。