CiA 402 伺服控制

CiA 402：驱动与运动控制设备行规（伺服 / 变频 / 步进）
部分内容对应 IEC 61800-7-201 / IEC 61800-7-301
官方介绍：CiA 402 series

在 EtherCAT 上它叫同一套语义（常经 CoE）；本篇以 CANopen 语境说明。

---

1. 402 解决什么问题

统一约定：

• 驱动内部 FSA（有限状态自动机）
• Controlword / Statusword 位定义
• 运行模式（位置/速度/力矩及其周期同步变体）
• 默认 PDO 映射建议
• 常用对象索引（60xxh）

目标：不同厂商驱动在“使能、点动、CSP 跟踪”等流程上可按同一状态机集成。

现实提醒（CiA 也承认）：可选功能太多，宣称 402 兼容 ≠ 完全可互换，必须按厂商手册核对强制项与厂商扩展。

---

2. 关键对象（先记住）

Index	名称	作用
6040h	Controlword	主站命令字
6041h	Statusword	驱动状态字
6060h	Modes of operation	设置模式
6061h	Modes of operation display	当前模式反馈
607Ah	Target position	目标位置
6064h	Position actual value	实际位置
60FFh	Target velocity	目标速度（视模式）
606Ch	Velocity actual value	实际速度
6071h	Target torque	目标力矩
6077h	Torque actual value	实际力矩
6081h	Profile velocity	轮廓速度
6083h/6084h	Profile accel/decel	加减速
6098h	Homing method	回零方法
60C1h	Interpolation data	插补数据（若用）

单位与缩放看厂商：常涉及 608Fh（位置编码器分辨率）等。

---

3. 驱动状态机（FSA）核心路径

简化（名字以常见实现为准）：

Not ready to switch on
        │
Switch on disabled
        │ shutdown
Ready to switch on
        │ switch on
Switched on
        │ enable operation
Operation enabled  ◀══ 正常运行
        │
Quick stop / Fault 等分支

主站通过写 Controlword 触发转换；读 Statusword 确认到达。

3.1 常用使能序列（口述版）

1) 故障则先 Fault reset
2) Shutdown          → Ready to switch on
3) Switch on         → Switched on
4) Enable operation  → Operation enabled
5) 再下发目标位置/速度

每步都要等 Statusword 对应位满足，再发下一步——这是面试/联调最高频考点。

3.2 Statusword 关注点

• 状态机状态位（低位组合）
• Voltage enabled / Warning / Fault
• Target reached / Set-point acknowledge（模式相关）
• Following error（跟随误差）

具体位图以 厂商手册 + CiA 402 为准。

---

4. 运行模式（Modes of operation）

模式码（常见）	名称	说明
1	PP Profile Position	轮廓位置：给目标点，驱动内部规划
3	PV Profile Velocity	轮廓速度
4	PT Profile Torque	轮廓力矩
6	HM Homing	回零
7	IP Interpolated Position	插补位置（经典）
8	CSP Cyclic Sync Position	周期同步位置（主站每周期给位置）
9	CSV Cyclic Sync Velocity	周期同步速度
10	CST Cyclic Sync Torque	周期同步力矩

机器人关节控制最常见：CSP（或 EtherCAT 下同等 CSP）。
CANopen 总线抖动大时，CSP 周期不宜过激进；多轴高动态优先 EtherCAT。

---

5. PDO 映射示例（教学用）

RPDO1（主站→驱动）

映射	内容
6040h	Controlword
607Ah	Target position

TPDO1（驱动→主站）

映射	内容
6041h	Statusword
6064h	Position actual value

实际产品常提供多套默认 PDO（CiA 402-3/402-5）；以 EDS 为准。

---

6. 回零（Homing）要点

1. 6060h = 6（HM）
2. 配置 6098h 方法与开关逻辑
3. Controlword 触发 homing bit
4. 等 Statusword 指示完成
5. 切回 PP/CSP 等作业模式

方法编号含义因厂商略有差异，必须对照手册。

---

7. 与 EtherCAT CiA402 文档对照

本仓库 EtherCAT 侧有更细的 402 实战说明：

• ../../EtherCAT/协议/04-CiA402伺服控制.md

两边状态机与对象索引高度一致；差异在：

• 过程数据载体（CAN PDO vs EtherCAT 逻辑过程数据）
• 同步源（CAN SYNC vs DC SYNC0）
• 带宽与周期上限

---

8. 联调 Checklist

• Node-ID / 波特率正确，Heartbeat 正常
• Pre-Op 下用 SDO 读 1018h、6041h
• 6060h 设为目标模式，6061h 回读一致
• PDO 映射与手册默认一致（或已按步骤改完）
• NMT Start 后 Controlword 序列逐步使能
• 限位点、急停、跟随误差阈值合理
• 异常时能看到 EMCY + Fault 位，并能 Fault reset

下一篇：05-开源协议栈对比.md