在工作中实践总结，在朋友圈分享讨论，做最接地气的公众号 —— Lizzy
背景介绍
在伺服轴高速运动的过程中，要捕捉某个信号上升沿的位置值，比如色标检测装置，就需要用到探针功能(TouchProbe)。通常，探针功能要求反馈系统具有位置锁存功能，比如编码器模块EL5xxx的Latch输入点或者伺服驱动器的Probe端子。但是随着EtherCAT和XFC技术的广泛应用，越来越多的客户更倾向于使用带时间戮的XFC端子作为Latch捕捉点，这样TouchProbe功能就不受伺服驱动器的影响，步进电机、模拟量或者脉冲控制的伺服轴、总线控制的伺服轴都可以使用探针功能了。
与探针功能相反，如果要在伺服轴高速运动的过程中，在指定位置打开或者关断一个设备，这就叫凸轮输出（CamSwitch）。比如一圈360，要在每次正向经过180度的时候打开一个DO点，而在到达185度的时候关闭。很多伺服驱动器都有自带的DO点，可以用作凸轮输出。但是使用XFC时间戳端子，可以用任何一个NC轴的位置来触发任何一个XFC的DO通道，从而具有更高的灵活性。
最新的XFC_TouchProbe和XFC_CamSwitch功能已经具有连续快速输出和输入的能力。对于输入来说，即使一个PLC周期内收到多个外部探针信号也可以一一记录下它们对应的NC轴位置。对输出来说，一个PLC周期内也可以在NC轴的多个位置点切换输出状态。
新的XFC硬件模块需要配合新的库文件，使用里面新FB和结构体才能方便地控制新XFC模块的过程数据。为此作者封装了两个以IO通道为接口的FB，帮助用户快速使用多时间戳的XFC_TouchProbe和XFC_CamSwitch功能。
本文就是这些封装功能块的配套说明文档。
1 模块介绍
EL1258/EL1259/EL2258，是8通道数字量多时间戳模块。
EL1258是2通道时间戳输入模块EL1252的升级版，除了通道数增加到8个之外，还具有多时间戳功能——在一个PLC周期内最多可以记录10次信号变化的准确时间（官网上写是32次，软件里看到是10次）。
EL2258是2通道时间戳输出模块EL2252的升级版。与EL1258类似，通道数增加到8个并增加了多时间戳功能——在一个PLC周期内最多可以输出10次信号变化的准确时间。
EL1259 的功能等于 EL1258加 EL2258，包括8路输入和8路输出。
EL1258/ EL2258不仅通道数量是EL1252和EL2252的4倍，可以完全覆盖后者的功能，甚至更加完善和强大，而价格几乎完全相同。所以新项目上都推荐使用8通道的多时间戳模块EL1258/ EL2258。如果项目中既有输入又有输出，则推荐使用EL1259，其价格是EL1258或者EL2258的1.5倍。
2 使用说明
EL1258/EL1259/EL2258的过程数据，可以包含每个通道的若干个时间戳、信号值、状态字、控制字等。用户可以阅读模块手册，了解这些过程数据分别对应的功能，编写PLC程序来控制。但更多的时候是使用倍福提供的TwinCAT PLC Library中的功能块来控制这些IO数据，最典型的就是输入通道用作探针（XFC_TrouchProbe），输出通道用作凸轮输出（XFC_CamSwitch）。
由于EL1258/EL1259/EL2258的推出时间比EL1252和EL2252要晚两年，所以在TwinCAT 2中控制这些模块要引用新版的TcMC2_XFC.lib，时间2017.01.19/V2.9。该库作为本文档附件。
在TwinCAT 3中，因为软件升级快，并且库文件是自动更新的，所以不存在这个问题。
3 测试条件
硬件：CX1020-0112、EL1259、AX5000
软件：Runtime， TwinCAT 2 Build 2281；开发环境，TwinCAT 2300_64Bit Engineering，Win10
4 测试归档文件
归档文件应包含PLC程序、配置、相关的Lib、XML文件等。以压缩文件形式保存，以便复制共享和重现。
20180704EL1259 V5.zip，除了PLC程序和配置文件TSM之外，还包括Lib和示例说明PDF。
5 EL1259的配置
5.1. PDO List（适用于EL1258、EL1259和EL1258）
EL1258/EL1259/EL2258提供兼容EL1252/2252单时间戳模式的输入和输出（TSI和TSO），给已经完成程序开发的老客户使用。新客户推荐直接使用多时间戳模式的输入和输出（MTI和MTO），才能使用多时间戳功能。通过选择Process Data中包含的PDO，可以单独设置每个通道工作在单时间戳模式还是多时间戳模式。
输入通道 | 输出通道 | ||
MTI | TSI 兼容 EL1252 | MTO | TSO 兼容 EL2252 |
0x1620至0x1627: MTI Outputs Chn 1到8 | 0x1A00至0x1A07 MTO Inputs Chn 1到8 | ||
0x1A08至0x1A0B: MTI Inputs Chn 1 10x、5x、2x、1x Channel 2 0x1A0C至0x1A0F: …… Channel 8 0x1A24至0x1A27: | 0x1600至0x1603: MTO Outputs Chn 1 10x、5x、2x、1x Channel 2 0x1604至0x1607: …… Channel 8 0x161C至0x161F | 0x1628至0x162F TSO Outputs Chn 1到8 |
5.2. 选择PDO
因为默认配置是上传8个通道的所有数据，并且每个通道都选择MTI 10x，以至于变量链接的时候选择困难。建议实际用几个通道就选择几个通道，而每个通道都用10x的数据，以保证最大程度的锁存数据。
方法1：Predefined PDO Assignment
模块厂家可以提供若干预定义的PDO配置，如图所示：
EL1259提供的预定义PDO配置包括Multi-Timestamping和Compatible两种，如果前述，新项目建议都用多时间戳模式Multi-Timestamping。根据实际情况选择适合的通道数量。
但是预定义的PDO配置总是输入输出同样通道数量，如果实际上你只用了输入或者只用了输出，又不想浪费过程数据或者强迫症发作不想看到多余的过程数据，参考下一步“人工选择PDO”。
不管用哪种方法配置，确认上图中“PDO Assignment”是勾选中的状态。虽然默认也是选中的，有时会不小心被客户改掉。
提示：PDO Configuration，如果你没有修改过PDO里面的内容，就不用勾选了。大多数EtherCAT从站不允许用户修改PDO的内容，倍福有个别智能EL模块允许。
方法2：人工选择PDO
在EL1259的Process Data页面，Sync Manager中，双击3（Inputs），并在下方的PDO Assignment（0x1C13）中勾选需要的PDO。每个PDO的内容在右侧的PDO List中可以看到。如图所示：
上图选中的是2x，表示一个PLC周期只以缓存两个事件，比如一个上升沿和一个下降沿。
5.3. 输入通道的过程变量（适用于EL1259和EL1258）
输入变量
a. Event指信号跳变事件，可能是上升沿或者下降沿
b. Input Event State为True，表示上升沿，反之下降沿
c. Input Event time依次与State对应，表示跳变时间
d. No of input events：本周期发生的信号跳变次数
比如配置了MTI Inputs 10x Channel1，最多可以记录10次信号跳变信息，但有可能本周期只发生了5次甚至1次都没有发生。这个变量链接到PLC之后，可以判断锁存的数据是新的还是旧的。
e. Input State，表示本通道最后一次刷新信号状态
如果作为普通DI来用，使用这个变量即可。
f. Overflow、Events in buffter正常都应该为0
说明：在TcMC2_XFC.lib中已经对以上过程变量进行处理，包括手动输出。
输出变量
a. 通常情况下不需要干预
b. 如果发生了溢出或者其它错误，才需要通过变量Input Buffer Reset来复位。
（实测中没有发生错误，所以没有测试复位功能）
5.4. 输出通道的过程变量（适用于EL1259和EL1258）
输入变量
a. 通常情况下不需要干预
b. 链接到PLC可以知道通道的工作状态有无溢出等。
说明：在TcMC2_XFC.lib中也没有处理这些状态字。
输出变量
a. Event指信号跳变事件，可能是上升沿或者下降沿
b. Output Event State为True，表示上升沿，反之下降沿
c. Output Event time依次与State对应，表示跳变时间
d. No of output events：本周期发生的信号跳变次数
比如配置了MTO Outputs 10x Channel1，最多可以控制发生10次信号跳变，但有可能本周期只需要发生5次甚至1次都不用发生。
e.如果要手动控制控制通道输出，相当于用作普通的DO通道。需要组合变量：
Enable manual operation：允许手动
Manual output state：手动状态
另外，Force order则用于强制输出。
f.Output Buffer Reset 用于故障后复位
（这个功能我还没来得及测试）
说明：在TcMC2_XFC.lib中已经对以上过程变量进行处理，包括手动输出。
6 示例程序
6.1. 演示的功能
本例程同时演示了EL1259的输入和输出功能，即TouchProbe和Cam Swich。
使用时需要将EL1259的Output1与Input1用导线连接，
以便Cam Switch输出的信号能够被Touch Probe探测到。
本例程的展示结果就是：
预设在指定角度输出的信号，用探针检测到的实际信号对应的角度与预设输出信号的角度的差异，就是整个响应的误差。
6.2. 示例程序介绍
概览结构
POU:
HMI:
例程的设计原则：
FB和引用实例分开。FB供客户直接引用，例程供客户参考。
常规功能和引用实例分开。常规功能控制轴的动作，引用实例演示主题功能。
如果有生成测试信号的代码，比如信号仿真，也应独立程序单独调用。
为了引用方便，少用全局变量和结构体。
程序的调用树：
黄色模块是TcMC2_XFC.lib提供的功能块
绿色模块是本例程封装的功能块
蓝色模块是本例程为了测试黄色和绿色模块编写的测试代码。
6.3. 试运行示例程序
通常在用户现场，PRO程序可以直接使用，但IO数量各不相同。要在用户的硬件上运行这套程序：
打开本例的TSM文件，禁用或者删除EtherCATIO。
重新扫描IO，禁用或者删除扫描到的EL1259，
在相应位置导入附件中的Term 1 (EL1259)_10x_Channel1.tce，
提示是否恢复链接，回答Yes。
在控制器上运行PRO程序
6.3. 试运行示例程序
引用TcMC2_XFC.lib，
版本V2.9以上，时间2017.01.19/V2.9。该库作为本文档附件
从本例程中合并部分程序
从PLC Control的主菜单Project下选择“Merge”,然后选择以下对象:
修改程序Cam_Switch_XFC或者Touch_Probe_XFC中的Axis，并编译。
替换程序中的aAxis[1]为项目中实际的NC轴。
如果有多个轴要位置锁存或者凸轮输出，相应修改代码。
链接IO变量。
如果使用TouchProbe，有6个变量要链接
所有变量都在TP_D下面： 1， aIE_Time 下的10个元素分别链接到MTI Inputs 10x的Input event time 1-10 2， aIE_State下的10个元素分别链接到MTI Inputs 10x的Input event state 1-10 3， nEventsInInputBuffer：链接到MTI Inputs 10x的 Status的Events in input buffer 4， bInputState：MTI Inputs 10x的Status的Input state 5， nNoOfInputEvents：MTI Inputs. Status的No of input events 6， bInputBufferReset：MTI Outputs 的Ctrl.Input buffer reset |
如果使用CamSwitch，有4个变量要链接
所有变量都在EL1259下面： 1， Status ：链接到MTO Inputs的Status 2， Ctrl：链接到MTO Outputs的Ctrl 3， Outputs：链接到MTO Outputs的Outputs 4， OutputEventTime下的10个元素分别链接到：链接到MTO Outputs的Output event time 1-10 |
注意，
例程Cam_Switch_XFC中EL1259，仅指EL1259的一个输出通道，也适用于EL2258
例程Touch_Probe_XFC中TP_D，仅指EL1259的一个输入通道，也适用于EL1258
NC轴的时间补偿需要打开
如图所示，Enc和Drive的Time Compensation都要打开：
如果补偿设置为ON以后，还是有相对稳定的往一个方向偏移的误差，就可以通过Delay Cycles和Additional Delay进行补偿。
7 其它说明
由于本例程特为用户赶制，EL1259的状态字控制字并没有充分利用，未能检验到所有功能。所以本文档后续会再补充完善。
本例只是提供一种思路，一种最典型的用法。目前开放出来的FB接口变量和内部逻辑未必适合所有的工程项目。用户可以根据实际情况修改相应的FB，有新的发现也欢迎留言。
示例程序和配套文档放在本公众号的云服务器，按日期查找即可：
FTP下载工具访问：ftp://baclizzy.com.cn:21
IE浏览器访问：http://www.baclizzy.com.cn
本文PDF版本及配套程序的路径为：
Lizzy的倍福园地 / 20180704 EL1259用于TouchProbe和CamSwitch
