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AKD® 伺服驱动器 CANopen 通信
时间: 2025-08-25浏览次数：
AKD® 伺服驱动器 CANopen 通信
AKD® 伺服驱动器 CANopen 通信
CANopen 通信基础与硬件配置
（一）CAN-Bus 硬件接口与设置
接口定义：采用 X12（CAN 输入）和 X13（CAN 输出）两个 6 针 RJ-12 端子，引脚功能明确，其中 Pin3 为 CANH、Pin4 为 CANL、Pin2 为屏蔽层、Pin5 为 GND，Pin1 和 Pin6 用于激活内置 132Ω 终端电阻（仅总线两端设备需启用）。
关键参数配置
波特率：支持 125/250/500/1000 kBit/s 固定波特率及自动检测模式，通过参数 FBUS.PARAM01 或驱动器前面板旋转开关（S1=9，S2 对应 0-4）设置，自动检测模式需驱动器侦听总线上有效 CAN 帧后匹配位时间。
节点地址：由驱动器前面板 S1（MSB）和 S2（LSB）旋转开关设定，地址范围 1-127，且与 IP 地址存在关联（如 S1=4、S2=5 对应 CAN 地址 45、IP 地址 192.168.0.45），可通过 WorkBench 分离 IP 与旋转开关配置。
终端电阻：总线两端的 AKD 需激活内置终端电阻，可使用可选端子插头（P-AKD-CAN-TERM）短接 X13 端子 Pin1 和 Pin6，非端点设备需断开终端电阻避免信号反射。
电缆要求：需使用特性阻抗 100-120Ω 的屏蔽双绞线，最大电缆长度随波特率变化（1000 kBit/s 时 10m、500 kBit/s 时 70m、250 kBit/s 时 115m），电缆电容需≤60 nF/km，引线环阻≤159.8 Ω/km，屏蔽层需可靠接地以保证 EMC 性能。
（二）CANopen 核心通信协议
通信对象（COB）：CANopen 通信基于 11 位 COB-ID 标识通信对象，优先级由 ID 决定，核心对象包括：
网络管理对象（NMT）：COB-ID=0，用于节点启动 / 停止、通信重置（如 cs=129 重置节点、cs=1 启动节点）。
同步对象（SYNC）：默认 COB-ID=0x80，为总线提供周期性时钟，支持多轴同步运动，可通过对象 1005h 修改 COB-ID，通过对象 1006h 定义通信循环周期（单位 μs）。
紧急对象（EMCY）：高优先级事件触发对象，COB-ID=0x80 + 节点地址，包含 2 字节错误代码、1 字节错误寄存器及 1 字节错误类别，用于上报驱动器故障（如过压、过流）。
服务数据对象（SDO）：用于访问对象字典，支持参数读写（如通过 SDO 下载电机参数、读取故障历史），采用确认式通信，包含启动下载 / 上载、段传输、中止传输等协议。
过程数据对象（PDO）：用于实时数据交互，分接收 PDO（RXPDO，主站→驱动器，如控制字、目标速度）和传输 PDO（TXPDO，驱动器→主站，如状态字、实际位置），支持事件触发、时间触发、同步触发三种传输方式。
数据类型：定义无符号整数（UNSIGNED8/16/32 等）、有符号整数（INTEGER8/16/32 等）、混合数据类型（STRUCT/ARRAY）及扩展数据类型（OCTET_STRING/VISIBLE_STRING），传输采用 “低位优先”（Intel 格式），确保多设备数据兼容性。
对象字典与核心功能配置
（一）对象字典分类与关键对象
对象字典是 CANopen 通信的核心，按功能分为 DS301 标准对象（1000h-1FFFh）、生产商特定对象（2000h-3FFFh）、DS402 驱动器子协议对象（6000h-6FFFh），关键对象如下：
DS301 标准对象
1000h（设备类型）：标识设备为伺服驱动器（DS402 子协议），默认值 0x00020192，只读。
1001h（错误寄存器）：1 字节寄存器，位 0 表示一般错误、位 1 表示电流错误、位 2 表示电压错误、位 3 表示温度错误，用于快速定位故障类型。
1003h（预定义错误字段）：数组类型，存储最近 10 条紧急错误记录，Subindex 0 表示错误数量，Subindex 1-10 存储具体错误代码。
1400h-1403h（RXPDO 通信参数）：定义 RXPDO 的 COB-ID（默认 0x200 + 节点地址等）、传输类型（如 0xFF 为事件触发）。
1600h-1603h（RXPDO 映射参数）：配置 RXPDO 数据内容，默认 RXPDO1 映射控制字（6040h），可自定义映射目标位置（607Ah）、目标速度（60FFh）等。
1800h-1803h（TXPDO 通信参数）：定义 TXPDO 的 COB-ID（默认 0x180 + 节点地址等）、禁用时间（避免总线过载）、事件定时器。
1A00h-1A03h（TXPDO 映射参数）：配置 TXPDO 数据内容，默认 TXPDO1 映射状态字（6041h），可自定义映射实际位置（6064h）、实际速度（606Ch）等。
DS402 驱动器子协议对象
6040h（控制字）：16 位控制字，位 0 控制 “打开 / 关闭”、位 2 控制 “快速停止”、位 3 控制 “操作使能”、位 7 控制 “故障重置”，用于驱动状态机切换。
6041h（状态字）：16 位状态字，位 0 表示 “准备开启”、位 1 表示 “开启”、位 2 表示 “操作使能”、位 3 表示 “故障”，用于反馈驱动器当前状态。
6060h（操作模式）：设置驱动器运行模式，支持轨迹位置模式（01h）、轨迹速度模式（03h）、轨迹转矩模式（04h）、标零模式（06h）、插值位置模式（07h）等，需在电机零速时切换模式。
607Ah（目标位置）：32 位整数，轨迹位置模式下的目标位置设定值，支持绝对 / 相对位置控制，单位由齿轮速比（6091h）和馈入常数（6092h）定义。
6064h（位置实际值）：32 位整数，反馈驱动器实际位置，分辨率可通过对象 608Fh（位置编码器分辨率）调整。
6098h（标零方法）：8 位整数，定义标零方式（如 -7 表示负方向找标零输入后找反馈零、8 表示正向找基准开关标零），需配合标零速度（6099h）、标零加速度（609Ah）使用。
生产商特定对象
2001h（系统故障）：数组类型，存储最近 10 条系统故障编号，Subindex 1-10 对应 DRV.FAULT1-DRV.FAULT10，只读。
2011h（DRV.RUNTIME）：32 位无符号整数，以秒为单位记录驱动器运行时间，只读。
20A4h（锁存器控制寄存器）：16 位寄存器，控制锁存器监控使能（如位 0 使能外部锁存器 1 上升沿），支持位置捕获功能。
345Ah（制动控制）：数组类型，Subindex 1 控制制动器命令（0 = 抱闸、1 = 释放），Subindex 2 反馈制动器状态，支持现场总线直接控制制动器，需注意故障时驱动器会重新接管制动逻辑。
（二）核心功能配置示例
PDO 配置：以 “通过 PDO 控制电机速度” 为例，需先禁用未使用的 PDO 减少总线负载，再配置 RXPDO 映射目标速度（60FFh）、TXPDO 映射实际速度（606Ch），最后启用 PDO 并设置同步触发方式（如每收到 1 个 SYNC 报文传输 1 次 PDO）。
标零配置：通过 SDO 写入标零方法（6098h=-7）、标零速度（6099h Sub1=10000 计数 /s）、标零加速度（609Ah=1000 计数 /s²），再通过控制字（6040h）触发标零操作，标零完成后状态字（6041h）位 12 置 1 表示标零成功。
轨迹位置控制：设置操作模式为轨迹位置模式（6060h=01h），通过 RXPDO 写入目标位置（607Ah）、轨迹速度（6081h）、轨迹加速度（6083h），触发控制字位 4 启动运动，TXPDO 实时反馈实际位置（6064h）和运动状态。
故障处理与紧急消息
（一）紧急错误代码与故障分类
手册详细列出 CANopen 紧急消息对应的错误代码，涵盖硬件故障、电源故障、电机 / 反馈故障、通信故障等类别，典型代码如下：
错误代码 故障类型 描述 补救措施
0x3210 电源故障 F501 直流母线过压 降低负载减速速率，检查再生电阻连接
0x3220 电源故障 F502 直流母线欠压 检查输入电源稳定性，排查接线松动
0x4310 温度故障 F235 驱动器散热器超温 清理散热通道，检查风扇运行状态，降低负载
0x7380 反馈故障 F402 反馈 1 模拟信号幅值故障 检查反馈电缆接线，更换反馈设备
0x8480 电机故障 F302 电机超速 提高速度阈值（VL.THRESH），优化速度环参数
0xFF02 电流故障 F529 超过 Iu 电流偏移限幅 检查电流传感器，重新校准电流环
（二）故障排查流程
识别故障代码：通过驱动器面板（双 7 段屏显示 “F + 代码”，如 F501）、LED 指示灯（红色闪烁 = 故障）或 WorkBench 软件读取 DRV.FAULTS 命令获取错误代码。
定位故障原因：根据手册 “CANopen 紧急消息和错误代码” 章节，匹配代码对应的故障类型（如电源、反馈、温度），排查硬件接线、参数配置、环境条件（如温度、负载）。
执行补救措施：
接线类故障（如反馈断线）：断电后重新插拔电缆，确认引脚对应关系（参考附录接线图）。
参数类故障（如母线过压）：通过 SDO 调整参数（如降低减速速率），保存后重启驱动器。
硬件类故障（如功率级故障）：重启无效时，联系技术支持返厂维修。
清除故障：通过控制字位 7（故障重置）或 DRV.CLRFAULTS 命令清除故障，确认故障消除后重新使能驱动器。
