EtherCAT转ModbusTCP网关

一、功能概述

1.1设备简介

本产品是EtherCAT和Modbus TCP网关，使用数据映射方式工作。

本产品在EtherCAT侧作为EtherCAT从站，接TwinCAT、CodeSYS、PLC等；在ModbusTCP侧做为ModbusTCP主站（Client）或从站（Server），接ModbusTCP从站如变频器、流量计、温度采集模块等，或者接ModbusTCP主站如PLC、上位机等。

使用场景1：EtherCAT主站读写Modbus TCP从站：

使用场景2：EtherCAT主站和ModbusTCP主站交换数据：

EtherCAT支持最多64个TPDO和最多64个RPDO，每个PDO映射16个字节，故输入输出最多各1024字节。

1.2 硬件参数

硬件参数	参数说明
电源	9-36V(典型值12V/70mA)，支持双电源冗余供电，带过压、过流保护
工作温度	-30~75℃
工作湿度	5%~95%无冷凝
EtherCAT口	2个RJ45以太网接口，支持100BASE-TX/RX，MDI/MDIX自检测，用来组成链式网络。 EtherCAT的两个网口严格区分输入输出，不是交换机！！！接线时必须输入接上一个的输出，第一个ECAT从站的输入接主站。

TCP口	1个RJ45以太网接口，支持100BASE-TX/RX，MDI/MDIX自检测，默认IP是192.168.1.37。

1.3 软件参数

软件参数	参数说明
EtherCAT	采用EtherCAT从站芯片AX58100。工作在FreeRUN模式。支持COE。支持最多64个TPDO和64个RPDO，每个PDO映射16个字节。
TCP	做为ModbusTCP主机最多可连接7个ModbusTCP从机；作为Modbus从机支持7个ModbusTCP主机连接。
最大映射数据量	输入1024字节；输出1024字节
工作参数配置	EtherCAT端通过本公司提供的ESI文件配置PDO。 TCP端通过网页和配置软件配置。

二、硬件说明

2.1 电源接口

本网关电源接口如下图所示，支持压线端子接法和圆头电源接法，支持双电源冗余供电，支持9-36V输入：

接口符号	参数说明
圆头V1	接圆头电源7-36V（和端子V1不能同时接）
端子V1/V2	接直流9-36V正
G	接直流9-36V负

接大地

2.2 指示灯定义

本网关六个指示灯如下图所示：

指示灯	指示灯说明
PWR	电源指示灯，常亮说明电源正常
SY1	Ethercat系统灯，常亮说明Ethercat系统正常启动
OP	常亮说明与Ethercat主站组态成功
TR	闪烁说明Ethercat端与TCP端通讯正常
SY2	TCP系统灯，常亮说明TCP系统正常启动
LNK	本网关做ModbusTCP主机时与至少一个ModbusTCP从机设备连接成功时常亮本网关做ModbusTCP从机时有至少一个ModbusTCP主机设备连接成功时常亮

2.3 恢复出厂设置按键

当配置错误导致网关工作异常可以按住之后给网关重上电，网关会清除当前所有配置。用户应该等到SYS以5hz频率闪烁再松开按键，网关自动重启恢复正常。

2.4 配置口

配置口用来连接电脑，配置网关。配置口如下：

2.5 EtherCAT口

EtherCAT口如下：

EtherCAT口	接口说明
PORT1	EtherCAT输入口
PORT2	EtherCAT输出口

EtherCAT的两个网口严格区分输入输出，不是交换机！！！接线时必须输入接上一个的输出，第一个ECAT从站的输入接主站。

2.6 TCP接口

TCP口如下：

三、软件说明

3.1 网页参数

网关TCP侧需要使用网页配置LAN口IP等参数。

①电脑跟网关LAN口直连，电脑IP改为LAN口IP（默认是192.168.1.37）同网段的静态IP，例如LAN口IP为192.168.1.37，电脑IP可以改为192.168.1.210。

②在浏览器地址栏输入网关LAN口IP，输入用户名和密码，默认都是admin，然后点击“登录/重置密码”：

工作方式：网关在TCP侧做ModbusTCP主机时选择Modbus TCP_Client，做从机时选择Modbus TCP_Server。

模块地址：网关LAN口IP。

Mac地址：最好别修改，就算修改也不能跟同一网络内其它网络设备的Mac一致。

服务器1-服务器7及其从机地址：网关在TCP侧做ModbusTCP主机时需要填写，服务器1-服务器7为ModbusTCP从机的IP和端口。从机地址要跟ModbusTCP从机设备的实际站号一致。

接收超时时间：网关在TCP侧做ModbusTCP从机时填写，不为0时，如果接收超时时间内没收到ModbusTCP主机设备的数据，网关会主动断开与ModbusTCP主机之间的TCP连接，为0则不会主动断开TCP连接。

Client全断开清零写入：网关在TCP侧做ModbusTCP从机时填写，如果勾选，则没有ModbusTCP主机设备连接时将EtherCAT主站的输入数据清零，不勾选则不会主动将EtherCAT主站的输入数据清零。

③修改完网页参数后点击“设置并重启模块”按钮，配置的参数立即生效。

3.2 配置软件参数

配置软件页面如下图所示：

3.2.3 ModbusTCP主机参数部分

主从模式选择主机模式时，网关在TCP侧做ModbusTCP主站。

该模式下可以设置是否启用指令状态监控，当使能监控时会为每条Modbus指令在Input留一个bit的状态位，该位为0表示这条指令从站应答正常，该位为1表示这条指令从站应答有问题(超时或错误)。

通道配置为Modbus主机需要设置轮询空闲、应答超时、写次数、指令条数以及Modbus指令。

Modbus主机参数	参数说明
轮询空闲	1-60000ms，当完成一条Modbus指令之后延迟多长时间开始下一条指令。
应答超时	1-60000ms，当发送完Modbus指令之后等待从站应答最大超时时间。
写次数	0-255，0：每个轮询周期都发送写指令；1-255：当要写的内容发生变化时才写，直到写指令应答成功或达到写次数。
指令条数	本Modbus通道配置的指令数量
Modbus指令	标准Modbus指令，需要设置从机地址、功能码、寄存器地址、寄存器长度
指令状态位置	使能主站模式下指令状态监控时有效。每条Modbus指令都有一个对应的状态，占一个bit，指示该指令应答的状态，为0代表这条指令应答正常，为1代表这条指令应答有异常。
指令数据位置	每条Modbus指令对应的数据都会对应到EtherCAT的PDO映射到对象上。读指令对应到Input也就是TPDO，写指令对应到Output也就是RPDO。

该模式下需在网页界面配置工作模式为Modbus TCP_Client。

3.2.4 ModbusTCP从机参数部分

做为ModbusTCP从站只需要设置从机地址即可。

该模式下需在网页界面配置工作模式为Modbus TCP_Server。

3.2.5 计算数据映射

当配置完所有通道之后点击“计算数据映射”，可以看到主站下指令对应的数据映射到地址。

3.3 配置软件使用说明

首先在本公司网站下载该配置软件。

配置软件用来配置本网关TCP部分，流程如下：

①打开软件。

②设置通道的工作模式，工作在ModbusTCP主机或从机模式。

③工作在主机模式，设置主机时相关参数，工作在从机模式设置从机相关参数。

如果配置内容很多建议在软件上填好参数后点击一下保存配置，这样再次开启软件可以通过读取配置来加载刚保存的参数。

④使用USB线连接电脑和网关，此时电脑会多出来一个串口，选择这个串口，打开串口、之后点击“配置网关”，弹出配置成功说明配置完成。

.4 数据映射

3.4.1 EtherCAT PDO映射表

EtherCAT支持64个TPDO和64个RPDO，每个PDO映射16个字节，映射表如下：

TPDO映射表
TPDO映射表	TPDO	映射对象
	0x1A00	0x6000，16个字节输入(对于ECAT主站)
	0x1A01	0x6001，16个字节输入(对于ECAT主站)
	。。。	。。。
	0x1A3F	0x603F，16个字节输入(对于ECAT主站)
RPDO映射表	RPDO	映射对象
	0x1600	0x7000，16个字节输出(对于ECAT主站)
	0x1601	0x7001，16个字节输出(对于ECAT主站)
	。。。
	0x163F	0x703F，16个字节输出(对于ECAT主站)

3.4.1 ModbusTCP做主机时

EtherCAT和ModbusTCP从机是通过数据映射的方式交换数据的。当用户在软件页面上填好参数后点击一下计算数据映射，这时软件会根据软件页面上的参数自动计算映射地址。数据映射分为两个部分：指令状态和指令数据部分

使能主站模式下指令状态监控，在配置页面添加了四条指令，数据映射如下：

指令状态	状态
第1条指令状态	Input[0.0] =0x6000第0个字节的bit0
第2条指令状态	Input[0.1]=0x6000第0个字节的bit1
第3条指令状态	Input[0.2]=0x6000第0个字节的bit2
第4条指令状态	Input[0.3]=0x6000第0个字节的bit3
第1条指令数据	Input[1.0-1.7] =0x6000第1个字节的bit0-bit7
第2条指令数据	Input[2-17] =0x6000第2-15字节和0x6001的0-1字节
第3条指令数据	Output[0.0-0.7] =0x7000第0个字节的bit0-bit7
第4条指令数据	Output[1-16] =0x7000第1-15字节和0x7001的0字节

失能主站模式下指令状态监控，在配置页面添加了四条指令，数据映射如下：

指令状态	状态
第1条指令数据	Input[0.0-0.7] =0x6000第0个字节的bit0-bit7
第2条指令数据	Input[1-16] =0x6000第1-15字节和0x6001的0字节
第3条指令数据	Output[0.0-0.7] =0x7000第0个字节的bit0-bit7
第4条指令数据	Output[1-16] =0x7000第1-15字节和0x7001的0字节

3.4.2 ModbusTCP做从机时

该模式下支持1、2、3、4、5、6、15、16号功能码，1、2、3、4共用1个内存、5、6、15、16对应1个内存，内存地址都是从0开始的。

数据映射如下：

寄存器	状态
保持寄存器0-7、线圈0-127	0x6000，16个字节输入(对于ECAT主站)
保持寄存器8-15、线圈128-255	0x6001，16个字节输入(对于ECAT主站)
。。。	。。。
保持寄存器504-511、线圈8064-8191	0x603F，16个字节输入(对于ECAT主站)
输入寄存器0-7、离散输入0-127	0x7000，16个字节输出(对于ECAT主站)
输入寄存器8-15、离散输入128-255	0x7001，16个字节输出(对于ECAT主站)
。。。	。。。
输入寄存器504-511、离散输入8064-8191	0x703F，16个字节输出(对于ECAT主站)