RZ/T2M Motor Solution Kit功能安全使用介紹（2-2）

前期回顧

01RZ/T2M Motor Solution Kit功能安全使用介紹（1）

02RZ/T2M Motor Solution Kit功能安全使用介紹（2-1）

近年來(lái)，“功能安全”正在成為工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全性的可靠方法，在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，可能會(huì)因?yàn)闄C(jī)器故障和事故的發(fā)生導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人身傷害事件，從而對(duì)工廠運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響或引起社會(huì)關(guān)注。為了避免這些情況，“功能安全”的重要性與日俱增。在人與機(jī)器人協(xié)同作業(yè)來(lái)提高作業(yè)效率的進(jìn)程中，設(shè)備安全性越發(fā)受到關(guān)注。因此，越來(lái)越多的設(shè)備制造商以滿足社會(huì)與用戶的要求和提高商品競(jìng)爭(zhēng)力為目的，開始研究功能安全設(shè)備。

在本文中，我們將介紹工業(yè)領(lǐng)域功能安全應(yīng)用之一的安全驅(qū)動(dòng)設(shè)備，介紹如何使用瑞薩電子RZ/T2M Motor Solution Kit開發(fā)板，實(shí)現(xiàn)安全驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用方案。

本文是RZ/T2M Motor Solution Kit功能安全使用介紹（2-2），將介紹如何搭建開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程以及演示測(cè)試。

六硬件設(shè)置

6.1電源供電設(shè)置，Inverter板和Controller板可分開單獨(dú)供電，也可以通過(guò)Inverter板一起供電，通過(guò)設(shè)置Inverter板P1跳線帽1-2短路，表示Inverter板供電，同時(shí)給Controller板供電，此時(shí)Controller板不再額外供電。

七設(shè)置電機(jī)參數(shù)

7.1本文使用的電機(jī)型號(hào)是FH6S20E-X81，編碼型號(hào)是ROC425，對(duì)應(yīng)的電機(jī)參數(shù)是default_nidec_endat.mtr，可從 01an6469XX0400-rzt2m-motor-solution-kitSoftwareMotionUtilityRZ_T2 Motion Utility找到對(duì)應(yīng)文件

7.2設(shè)置電機(jī)參數(shù)，使用RS232轉(zhuǎn)USB連接開發(fā)板和PC，雙擊RZ_T2M Motion Utility軟件，選擇RS232 Tuner/Analyzer OK打開軟件。

7.3加載電機(jī)參數(shù)文件，F(xiàn)ile->Import指定default_nidec_endat.mtr->Open，加載后點(diǎn)擊File->Save to Flash修改參數(shù)完畢，板子上電重啟，如果LED0511亮，則表示修改失敗，需重新修改。

注意：

1.如果需要RZ_T2M Motion Utility對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，需要將default_nidec_endat.mtr重命名為default.mtr。軟件的使用請(qǐng)參考使用手冊(cè)。

2.修改電機(jī)參數(shù)步驟需要在電機(jī)停止運(yùn)行的條件下進(jìn)行，如果電機(jī)參數(shù)不對(duì)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行異常，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞開發(fā)板的功率器件。

八設(shè)置主站

8.1連線

使用排線連接Motor board的P2900接口和Inverter Board的P8接口，將Twincat主站網(wǎng)口連接EK1100的IN口，EK1100的OUT口連接Motor board的IN口，分別給Inverter board和EK1100供電24V。

8.2配置TwinCAT主站工程

8.2.1將該路徑RZT2M_SolutionKit_FWothers_3CPU1srcusrapp6 ztfspsrc _ecatutilitiesesi

的Renesas_RZT2M_Motor_Solution_Kit_CiA402.xml文件拷貝到TwinCAT的安裝目錄TwinCAT3.1ConfigIoEtherCAT

8.2.2新建TwinCAT工程

8.2.3掃描網(wǎng)絡(luò)，選擇對(duì)應(yīng)網(wǎng)卡，生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，注意第一次掃描時(shí)，需要刷寫EEPROM。

8.2.4 創(chuàng)建TwinSAFE項(xiàng)目

8.2.5 TwinSAFE項(xiàng)目中輸入設(shè)備

8.2.6 添加ErrACKsignal

8.2.7創(chuàng)建安全功能塊

8.2.8給功能塊分配變量

8.2.9 分配變量映射通道

8.2.10 創(chuàng)建PLC工程

8.2.11 編寫PLC程序如下

8.2.12 編譯工程Rebuild生成對(duì)應(yīng)的bErrAck和bErrAckIn變量。

8.2.13注冊(cè)綁定FSoE主站硬件，拷貝序列號(hào)Series Number，將在后續(xù)下載步驟中使用到，保存設(shè)置。

8.2.14 雙擊Drive3確保FSoE從站設(shè)備如下

8.2.15設(shè)置鏈接ErrAck信號(hào)

8.2.16下載FSoE主站安全配置，用戶名Administrator，序列號(hào)見上述7.2.13，密碼是TwinSAFE

8.2.17 激活主站配置

8.2.18 此時(shí)從站處于op狀態(tài)

8.2.19 登錄啟動(dòng)主站，默認(rèn)配置登錄時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，如無(wú)自動(dòng)啟動(dòng)，則需手動(dòng)點(diǎn)擊start。

8.2.20 至此軟件下載結(jié)束，F(xiàn)SoE安全模塊紅燈閃爍，需復(fù)位清除錯(cuò)誤：對(duì)bErrAckIn寫1然后再寫0，紅燈閃爍消失。

8.2.21在線監(jiān)控通訊狀態(tài)

九功能驗(yàn)證

基于上述步驟完成的安全平臺(tái)軟件樣例工程提供了完整軟件代碼框架，包括FSoE軟件和SIL3平臺(tái)軟件以及自檢軟件。如圖架構(gòu)在硬件上的功能安全平臺(tái)軟件PLSW可實(shí)現(xiàn)自檢功能和雙處理器之間的交叉監(jiān)控，安全數(shù)據(jù)通訊（通過(guò)SCI串口通道）等安全功能。PLSW支持16種user application，高達(dá)32個(gè)application，各個(gè)application之間通過(guò)時(shí)間片輪詢調(diào)度執(zhí)行，每個(gè)application的輪詢順序，執(zhí)行占用時(shí)間和內(nèi)存空間，都是通過(guò)工程路徑下的PSW_user_setting.h文件來(lái)設(shè)置，該文件可通過(guò)手動(dòng)或者官方提供的PLSW_ConfigTool來(lái)修改。

RZ CPU0實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制應(yīng)用，RZ CPU1部署了PLSW和各種不同的user application：包括安全狀態(tài)led指示應(yīng)用，電源監(jiān)控應(yīng)用，安全I(xiàn)O數(shù)據(jù)應(yīng)用，ECAT通訊應(yīng)用，F(xiàn)SoE應(yīng)用和安全編碼器診斷應(yīng)用。接下來(lái)章節(jié)就從實(shí)際功能驗(yàn)證角度出發(fā)，說(shuō)明如何在開發(fā)板上測(cè)試驗(yàn)證。

9.1電機(jī)控制功能驗(yàn)證

默認(rèn)支持pp，pv，hm，csp，csv模式，通過(guò)修改控制字等，可實(shí)現(xiàn)不同模式下的電機(jī)運(yùn)行。

可使用以下參數(shù)設(shè)置調(diào)試PP模式和CSV模式

PP模式

Control word：128 -> 7 -> 15

Status word：0x0221

Target position：20000

Profile velocity：500

Profile acceleration：100

Profile deceleration：100

Profile jerk1：0

Profile jerk2：0

Control word：31

點(diǎn)擊slot界面，刪除PP模式，選擇CSP模式，之后1選擇reload重新加載配置，再點(diǎn)擊激活在線配置2。

CSV模式設(shè)置

在twincat下設(shè)置設(shè)置控制字為Control word：128 -> 7->15，設(shè)置目標(biāo)速度值為Target velocity：500（500rpm，range of 500 to 1000），此時(shí)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)

9.2安全輸入輸出數(shù)據(jù)驗(yàn)證

板子按鍵SW0600和SW1101對(duì)應(yīng)安全輸入INPUT_1A和INPUT_1B，安全輸出OUTPUT對(duì)應(yīng)LED1101，模擬FSoE急停emergency stop控制，按下SW0600或者SW1101，此時(shí)板子LED0509，LED1103亮，表示進(jìn)入安全控制狀態(tài)（急停）。

9.3交叉監(jiān)控功能驗(yàn)證

部署在RZT2M和RX72N的安全平臺(tái)軟件通過(guò)串口SCI實(shí)現(xiàn)交叉監(jiān)控，板子正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)置板子上的開關(guān)SW2400或者SW2401，使串口連線斷開，兩個(gè)燈LED0509，LED1103亮，表示進(jìn)入安全控制狀態(tài)，通訊中斷，電機(jī)運(yùn)行停止。

9.4電壓監(jiān)控功能驗(yàn)證

電壓監(jiān)控IC（ISL88014IH5Z）連接到RZT2M 5.0V/3.3V/1.8V/1.1V電源線和RX72N 5.0V/3.3V電源線，用于監(jiān)控過(guò)壓/欠壓。

對(duì)于RZT2M，開關(guān)SW1800模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)5V電壓監(jiān)控，SW2100或者SW2102模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)3.3V電壓監(jiān)控，開關(guān)SW2200或者SW2202模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)1.8V電壓監(jiān)控，開關(guān)SW2201或者SW2203模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)1.1V的監(jiān)控。

對(duì)于RX72N，開關(guān)SW1800模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)5V電壓監(jiān)控，開關(guān)SW2101或者SW2103模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)3.3V監(jiān)控。

通過(guò)設(shè)置對(duì)應(yīng)開關(guān)，可以使正常運(yùn)行時(shí)的板子進(jìn)入安全控制狀態(tài)，此時(shí)兩個(gè)燈LED0509，LED1103亮，通訊中斷，電機(jī)運(yùn)行停止。

9.5外部按鍵檢測(cè)功能驗(yàn)證

按鍵SW0601或者SW1103模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)外部輸入檢測(cè)，按下按鍵，可以使正常運(yùn)行時(shí)的板子進(jìn)入安全控制狀態(tài)，此時(shí)兩個(gè)燈LED0509，LED1103亮，通訊中斷，電機(jī)運(yùn)行停止。