CANopen DS402 Homing方法分析

本文主要分析CANopen DS402中各种Homing方法。

---

一 装置通用结构

讲解Homing方法前，需要了解一下装置的通用结构，

装置一般左右各有一个limit switch，即限位开关，用来控制移动范围，分别叫negative限位开关和positive限位开关。

有时根据需要会有home switch，用来确定home位置，分为negative home开关和positive home开关。

Homing需要运动，运动时则会转动电机，电机通常会连接编码器，转动时会带着编码器一起转动，编码器在转动时会发出index pulse。

---

二 Homing方法

DS402 Spec里Homing方法有35个，本节挨个分析。

Method 1: Homing on the negative limit switch and index pulse

运动轨迹如下，

该方法使用negative限位开关和编码器index pulse来找home位置。

起始时，如果negative限位开关的电平为低，那么就会驱动电机往左运动，碰到negative限位开关后电平就会变成高，然后往右运动，等negative限位开关的电平变成低之后编码器发出的第一个index pulse就是home位置，此时运动就会停止。

起始时，如果negative限位开关的电平为高，那么就会直接往右运动，等negative限位开关的电平变成低之后编码器发出的第一个index pulse就是home位置。

Method 2: Homing on the positive limit switch and index pulse

运动轨迹如下，

该方法使用positive限位开关和编码器index pulse来找home位置，与Method 1类似

起始时，如果positive限位开关的电平为低，那么就会驱动电机往右运动，碰到positive限位开关后电平就会变成高，然后往左运动，等positive限位开关的电平变成低之后编码器发出的第一个index pulse就是home位置，此时运动就会停止。

起始时，如果positive限位开关的电平为高，那么就会直接往左运动，等positive限位开关的电平变成低之后编码器发出的第一个index pulse就是home位置。

Methods 3 and 4: Homing on the positive home switch and index pulse

运动轨迹如下，

起始时，如果positive home开关电平是低，那么就会往右运动；如果home开关电平是高，那么就会往左运动。这个比较好理解，positive home开关电平为低说明没有运动到positive home开关的位置，那么就会往positive方向运动；positive home开关电平为高说明已经超过positive home开关的位置，那么就会往negative方向运动。

运动过程中，如果home开关电平发生变化（高变低或低变高），那么home开关位置左侧或右侧的index pulse决定home位置。

method 3是由home开关位置左侧的index pulse决定，所以如果positive home开关位置电平由低变高，那么就会往反方向运动去寻找home位置；如果positive home开关位置电平由高变低，那么会继续沿着初始运动方向去寻找home位置。

method 4是由home开关位置右侧的index pulse决定，所以如果positive home开关位置电平由高变低，那么就会往反方向运动去寻找home位置；如果positive home开关位置电平由低变高，那么会继续沿着初始运动方向去寻找home位置。

Methods 5 and 6: Homing on the negative home switch and index pulse

运动轨迹如下，

与Methods 3 and 4类型。

起始时，如果negative home开关电平是低，那么就会往左运动；如果home开关电平是高，那么就会往右运动。这个比较好理解，negative home开关电平为低说明没有运动到negative home开关的位置，那么就会往negative方向运动；negative home开关电平为高说明已经超过negative home开关的位置，那么就会往positive方向运动。

运动过程中，如果home开关电平发生变化（高变低或低变高），那么home开关位置左侧或右侧的index pulse决定home位置。

method 5是由home开关位置右侧的index pulse决定，所以如果negative home开关位置电平由低变高，那么就会往反方向运动去寻找home位置；如果negative home开关位置电平由高变低，那么会继续沿着初始运动方向去寻找home位置。

method 6是由home开关位置左侧的index pulse决定，所以如果negative home开关位置电平由高变低，那么就会往反方向运动去寻找home位置；如果negative home开关位置电平由低变高，那么会继续沿着初始运动方向去寻找home位置。

Methods 7 to 14: Homing on the home switch and index pulse

method 7，8，9，10运动轨迹如下，

这个装置比较特殊，其home开关在完整行程中有一部分持续位置是高电平，其全行程运动过程中，home开关会变高一段时间，然后变低，如红框展示。

起始时，如果home开关电平是低，那么都会往右运动。

起始位置分为3种情况，即图中绿色标注的地方。

• Case 1：起始时，home开关是低电平，即deactive，4种方法都会往右运动。
  • 方法7往右运动，当home开关电平由低变高，会反向往左运动，电平变化处左侧的的第一个index pulse就是方法7的home位置；
  • 方法8往右运动，当home开关电平由低变高，会继续往右运动，电平变化处右侧的的第一个index pulse就是方法8的home位置；
  • 方法9往右运动，当home开关电平由低变高，会继续往右运动，直到home开关电平由高变低，此时会反向往左运动，电平变化处左侧的的第一个index pulse就是方法9的home位置，
  • 方法10往右运动，当home开关电平由低变高，会继续往右运动，直到home开关电平由高变低，会继续往右运动，电平变化处右侧的的第一个index pulse就是方法10的home位置
• Case 2：起始时，home开关是高电平，即active，方法7和8会往左运动，方法9和10则往右运动。
  • 方法7往左运动，当home开关电平由高变低，会继续运动，电平变化处左侧第一个index pulse就是方法7的home位置
  • 方法8往左运动，当home开关电平由高变低，会反向往右运动，电平变化处右侧第一个index pulse就是方法8的home位置
  • 方法9往右运动，当home开关电平由高变低，会反向往左运动，电平变化处左侧第一个index pulse就是方法9的home位置
  • 方法10往右运动，当home开关电平由高变低，会继续运动，电平变化处右侧第一个index pulse就是方法10的home位置
• Case 3：起始时，home开关是低电平，即deactive，4种方法都会往右运动，当遇到positive限位开关电平由低变高（说明走到了极限），那么就会都反向往左运动。
  • 方法7往左运动，当home开关电平由低变高，会继续往左运动，直到home开关电平由高变低，继续运动，电平变化处左侧第一个index pulse就是方法7的home位置
  • 方法8往左运动，当home开关电平由低变高，会继续往左运动，直到home开关电平由高变低，会反向往右运动，电平变化处右侧第一个index pulse就是方法8的home位置
  • 方法9往左运动，当home开关电平由低变高，会继续往左运动，电平变化处左侧的的第一个index pulse就是方法9的home位置
  • 方法10往左运动，当home开关电平由低变高，会反向往右运动，电平变化处右侧的的第一个index pulse就是方法10的home位置

method 11，12，13，14运动轨迹如下，

与方法7，8，9，10类似，只是起始时如果home开关电平是低，就会都往左运动，限位开关是negative的。

Methods 15 and 16: Reserved

Methods 17 to 30: Homing without an index pulse

运动轨迹如下，

method 17到30和method 1到14类似，只是不需要index pulse，只看home开关。

17对应1, 18对应2，…，30对应14，都是在对应方法里去掉index pulse就行了。如上图中方法19和20对应之前的方法3和4，只是把方法3和4里的index pulse去掉。

Methods 31 and 32: Reserved

Methods 33 to 34: Homing on the index pulse

method 33的初始运动方向是朝左，method 34的初始运动方向是朝右，home位置是对应运动方向上遇到的index pulse。
注意：Spec里没说是第几个index pulse

Method 35: Homing on the current position

直接把当前位置当做home位置，似乎不需要运动。

---

三 总结

本文分析了DS402协议中homing操作的各种方法，如果单独看文档，会比较难理解，只有对实际的装置结构有一定的了解，那么就比较容易理解了。