CiA 402 — 伺服驱动器辅助

CiA 402 (IEC 61800-7-204) 是基于 CoE 的伺服驱动器设备协议。CiA402Instance 封装了驱动器状态机管理、操作模式切换和运动参数访问功能。

CiA 402 运行在 CoE (SDO) 之上，仅当从站支持 CoE 时可用。

通过 slave.CoE.CiA402 访问。从站不支持 CiA 402 时为 null。

伺服使能

Enable(int timeoutMs = 2000)

public (bool success, StateCiA402 finalState) Enable(int timeoutMs = 2000)

执行完整的伺服使能流程，自动处理 故障清除 → Shutdown → Switch On → Enable Operation。

参数:

• timeoutMs (int) — 超时时间（毫秒），默认 2000

返回值:

• success (bool) — 是否使能成功
• finalState (StateCiA402) — 最终驱动器状态

示例:

var (success, state) = slave.CoE.CiA402.Enable();
if (!success)
    Console.WriteLine($"使能失败，当前状态: {state.GetDescription()}");

Disable(int timeoutMs = 2000)

public bool Disable(int timeoutMs = 2000)

禁用伺服 (→ Switch On Disabled)。

参数:

• timeoutMs (int) — 超时时间（毫秒），默认 2000

返回值:

• bool — 是否成功

DisableOperation(int timeoutMs = 1000)

public bool DisableOperation(int timeoutMs = 1000)

禁用运行（Transition 5: Operation Enabled → Switched On）。与 Disable() 不同，此方法保持驱动器在 Switched On 状态，不完全禁用电压。

参数:

• timeoutMs (int) — 超时时间（毫秒），默认 1000

返回值:

• bool — 是否成功

示例:

// 禁用运行但保持驱动器就绪
slave.CoE.CiA402.DisableOperation();

QuickStop(int timeoutMs = 2000)

public bool QuickStop(int timeoutMs = 2000)

执行快速停止。

参数:

• timeoutMs (int) — 超时时间（毫秒），默认 2000

返回值:

• bool — 是否成功

FaultReset(int timeoutMs = 2000)

public bool FaultReset(int timeoutMs = 2000)

清除驱动器故障（发送 Fault Reset 上升沿）。

参数:

• timeoutMs (int) — 超时时间（毫秒），默认 2000

返回值:

• bool — 是否成功

状态读取

StateDrive

public StateCiA402 StateDrive { get; }

解析当前驱动器状态。

返回值:

• StateCiA402 — 驱动器状态枚举

public enum StateCiA402
{
    NotReadyToSwitchOn = 0,    // 初始化中
    SwitchOnDisabled   = 1,    // 驱动禁用
    ReadyToSwitchOn    = 2,    // 准备就绪
    SwitchedOn         = 3,    // 已开启
    OperationEnabled   = 4,    // 运行使能
    QuickStopActive    = 5,    // 快速停止
    FaultReactionActive = 6,   // 故障反应中
    Fault              = 7,    // 故障
    Unknown            = 99    // 未知状态
}

示例:

var state = slave.CoE.CiA402.StateDrive;
Console.WriteLine(state.GetDescription());  // "运行使能"

Statusword

public ushort Statusword { get; }

读取状态字。

相关属性:

• TargetReached (bool) — 目标已到达 (Bit 10)
• HasFault (bool) — 存在故障 (Bit 3)
• HasWarning (bool) — 存在警告 (Bit 7)
• IsRemote (bool) — 远程模式已激活 (Bit 9)

Controlword

public ushort Controlword { get; set; }

读取或写入控制字。

示例:

ushort sw = slave.CoE.CiA402.Statusword;
slave.CoE.CiA402.Controlword = 0x000F;

操作模式

OperationMode

public ModeCiA402 OperationMode { get; set; }

设置或读取操作模式。

返回值:

• ModeCiA402 — 操作模式枚举

public enum ModeCiA402 : sbyte
{
    PP    = 1,    // 轮廓位置模式
    VL    = 2,    // 速度模式
    PV    = 3,    // 轮廓速度模式
    PT    = 4,    // 轮廓转矩模式
    HM    = 6,    // 回零模式
    IP    = 7,    // 插补位置模式
    CSP   = 8,    // 周期同步位置模式
    CSV   = 9,    // 周期同步速度模式
    CST   = 10,   // 周期同步转矩模式
    CSTCA = 11    // 周期同步转矩加速度模式
}

示例:

slave.CoE.CiA402.OperationMode = ModeCiA402.CSP;
var mode = slave.CoE.CiA402.OperationMode;
Console.WriteLine(mode.GetDescription());  // "周期同步位置 (CSP)"

运动参数

属性	类型	访问	说明
PositionActual	int	只读	实际位置 (0x6064)
VelocityActual	int	只读	实际速度 (0x606C)
TorqueActual	short	只读	实际转矩，千分之额定 (0x6077)
TargetPosition	int	读写	目标位置 (0x607A)
TargetVelocity	int	读写	目标速度 (0x60FF)
TargetTorque	short	读写	目标转矩，千分之额定 (0x6071)

示例:

var drv = slave.CoE.CiA402;

// 读取实际值
Console.WriteLine($"位置: {drv.PositionActual}");
Console.WriteLine($"速度: {drv.VelocityActual}");

// 写入目标值
drv.TargetPosition = 100000;
drv.TargetVelocity = 5000;

轮廓参数

属性	类型	说明
ProfileVelocity	uint	轮廓速度 (0x6081)
ProfileAcceleration	uint	轮廓加速度 (0x6083)
ProfileDeceleration	uint	轮廓减速度 (0x6084)

示例:

var drv = slave.CoE.CiA402;
drv.ProfileVelocity = 10000;
drv.ProfileAcceleration = 50000;
drv.ProfileDeceleration = 50000;

快速运动控制

NewSetpoint

public void NewSetpoint(int position, bool relative = false)

PP 模式发送新定位命令。设置目标位置并触发 Controlword Bit 4 (New Setpoint)。

参数:

• position — 目标位置
• relative — true = 相对定位，false = 绝对定位（默认）

示例:

var drv = slave.CoE.CiA402;
drv.OperationMode = ModeCiA402.PP;
drv.Enable();

drv.ProfileVelocity = 10000;
drv.ProfileAcceleration = 50000;

drv.NewSetpoint(100000);           // 绝对定位到 100000
drv.NewSetpoint(5000, true);       // 相对移动 5000

StartHoming

public void StartHoming()

HM 模式启动回零。需先设置 HomingMethod。

相关属性:

• HomingMethod (sbyte) — 回零方法 (0x6098)
• HomeOffset (int) — 回零偏移 (0x607C)
• HomingAttained (bool) — 回零完成 (Bit 12)
• HomingError (bool) — 回零错误 (Bit 13)

示例:

var drv = slave.CoE.CiA402;
drv.OperationMode = ModeCiA402.HM;
drv.Enable();

drv.HomingMethod = 35;  // 当前位置回零
drv.StartHoming();

// 等待回零完成
while (!drv.HomingAttained && !drv.HomingError)
    Thread.Sleep(10);

实时控制

高频率的运动控制应使用 PDO 映射 而非 SDO 读写。SDO 适合参数配置和诊断。

标准对象索引常量

可搭配 slave.CoE.SDORead / SDOWrite 使用：

常量	值	说明
OD_CONTROLWORD	0x6040	控制字
OD_STATUSWORD	0x6041	状态字
OD_MODES_OF_OPERATION	0x6060	操作模式设置
OD_MODES_OF_OPERATION_DISPLAY	0x6061	操作模式显示
OD_TARGET_POSITION	0x607A	目标位置
OD_POSITION_ACTUAL	0x6064	实际位置
OD_TARGET_VELOCITY	0x60FF	目标速度
OD_VELOCITY_ACTUAL	0x606C	实际速度
OD_TARGET_TORQUE	0x6071	目标转矩
OD_TORQUE_ACTUAL	0x6077	实际转矩
OD_PROFILE_VELOCITY	0x6081	轮廓速度
OD_PROFILE_ACCELERATION	0x6083	轮廓加速度
OD_PROFILE_DECELERATION	0x6084	轮廓减速度
OD_HOMING_METHOD	0x6098	回零方法
OD_HOMING_SPEEDS	0x6099	回零速度
OD_HOME_OFFSET	0x607C	回零偏移
OD_SOFTWARE_POSITION_LIMIT	0x607D	软件位置限制

控制字命令常量

常量	值	说明
CW_SHUTDOWN	0x06	关机命令
CW_SWITCH_ON	0x07	开启命令
CW_ENABLE_OPERATION	0x0F	使能运行
CW_DISABLE_VOLTAGE	0x00	禁用电压
CW_QUICK_STOP	0x02	快速停止
CW_FAULT_RESET	0x80	故障复位
CW_HALT	0x0100	暂停位 (Bit 8, 暂停运动但不禁用)

状态字位掩码常量

常量	值	说明
SW_READY_TO_SWITCH_ON	0x0001 (Bit 0)	准备就绪
SW_SWITCHED_ON	0x0002 (Bit 1)	已开启
SW_OPERATION_ENABLED	0x0004 (Bit 2)	运行使能
SW_FAULT	0x0008 (Bit 3)	故障
SW_VOLTAGE_ENABLED	0x0010 (Bit 4)	电压已使能
SW_QUICK_STOP	0x0020 (Bit 5)	快速停止
SW_SWITCH_ON_DISABLED	0x0040 (Bit 6)	开启已禁用
SW_WARNING	0x0080 (Bit 7)	警告
SW_REMOTE	0x0200 (Bit 9)	远程模式
SW_TARGET_REACHED	0x0400 (Bit 10)	目标已到达
SW_INTERNAL_LIMIT	0x0800 (Bit 11)	内部限位激活
SW_OP_MODE_SPECIFIC_1	0x1000 (Bit 12)	模式相关位 1
SW_OP_MODE_SPECIFIC_2	0x2000 (Bit 13)	模式相关位 2

完整示例

var drv = slave.CoE.CiA402;
if (drv == null) return;

// PP 模式定位
drv.OperationMode = ModeCiA402.PP;
drv.ProfileVelocity = 10000;
drv.ProfileAcceleration = 50000;
drv.ProfileDeceleration = 50000;

var (success, state) = drv.Enable();
if (!success) return;

drv.NewSetpoint(100000);
while (!drv.TargetReached) Thread.Sleep(10);

drv.NewSetpoint(-50000, relative: true);
while (!drv.TargetReached) Thread.Sleep(10);

// 回零
drv.OperationMode = ModeCiA402.HM;
drv.HomingMethod = 35;
drv.StartHoming();
while (!drv.HomingAttained && !drv.HomingError) Thread.Sleep(10);

drv.Disable();