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IS620N 的 DI 配置与负载惯量辨识

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IS620N 是使用 EtherCAT/CiA402 的伺服系列。学习其 DI 与惯量辨识时，应先区分三个层次：电气输入是否有效、输入被分配了什么功能、驱动器是否处于允许动作的状态。把任意 DI 设为“启动”并接一个按钮，不能替代总线状态机与命令源配置。

本文以汇川区域官网提供的 IS620N 英文用户手册为核对依据，重点核对接线、对象字典和第 8 章调节流程。页码使用手册印刷页码；不同固件与手册修订仍需对照实机。

DI：物理针脚、功能和有效逻辑

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DI 接收按钮、限位、传感器或 PLC 的开关信号。接线解决电流回路问题，功能参数决定信号用途，逻辑参数决定何时生效，三者不能混为一个设置。

手册表 3-21（印刷页 76）列出以下 CN1 输入，保留其编号空缺，不能因为有 DI9 就推断为九个连续输入。

输入针脚手册默认功能
DI19P-OT，正向限位
DI210N-OT，反向限位
DI334INHIBIT，位置/脉冲命令禁止
DI48ALM-RST，报警复位，边沿有效
DI533ZCLAMP，零速钳位
DI632GAIN-SEL，增益切换
DI830TouchProbe，探针功能
DI912HomeSwitch，原点开关

同表给出内部 +24 V 输出为针脚 17、COM− 为 14、COM+ 为 11。内部电源的表列范围是 20～28 V、最大 200 mA；COM+ 所属输入电源范围为 12～24 V。外部电源与内部输出不能直接并联。

NPN 与 PNP 接线不同

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手册印刷页 77～78 的接线图明确区分两种回路：

  • NPN/漏型输出：COM+ 接正电源，输出器件将 DI 拉向回路 0 V。
  • PNP/源型输出：COM+ 接回路 0 V，输出器件向 DI 提供正电源。

按图确认隔离、共地和输出器件额定值。同一组公共回路不混用 NPN 与 PNP。STM32 等 3.3 V GPIO 不能直接承担这种 24 V 工业输入回路，需匹配的隔离或电平接口；可结合光耦输入接口理解电流方向。

H03 参数不等于逐个 DI 的顺序编号

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面板参数EtherCAT 对象用途
H03-002003h:01hFunIN1～16 上电有效状态的位图，不是 DI1 功能号
H03-012003h:02hFunIN17～32 上电有效状态的位图
H03-022003h:03hDI1 功能选择，手册默认值 14，即正向限位
H03-032003h:04hDI1 有效逻辑选择

配置顺序是：先确认目标功能，再核对该 DI 的功能选择与逻辑参数，最后用输入监视检查“端子状态”和“功能有效状态”。例如核查正向限位时，应在不产生运动的条件下观察开关动作，再通过受控动作验证限位响应；不要为测试按钮而覆盖原有保护输入。

手册要求每个 DI 的功能配置唯一，重复分配可能产生 Er.130。普通 DI 与高速 DI 的滤波和最小脉宽不同，短脉冲可能在监视窗口中被滤掉。输入状态变化只证明信号被接收，不证明总线运行条件已满足。

EtherCAT 使能和运行命令

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手册第 5.3.8 节按 CiA402 状态机描述运行条件。操作模式由 6060h 指定，包含 PP、PV、PT、HM，以及 CSP、CSV、CST；对应值分别为 1、3、4、6、8、9、10。具体模式是否可用、状态转换条件和周期设置仍按本机手册与主站配置验证。

启动顺序需要同时考虑通信状态、驱动器状态、当前模式、命令源、限位与报警。不能把其他厂家 RS-485 参数地址、普通脉冲型伺服的 SON 接法或旧稿的泛化“启动 DI”示例直接套到 IS620N。

惯量比究竟表示什么

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手册定义的是负载折算到电机轴的惯量与电机转子惯量之比：

RJ=JloadJmotor.R_J=\frac{J_{\mathrm{load}}}{J_{\mathrm{motor}}}.

它不包含分子中再加一次电机自身惯量。例如 Jload=4JmotorJ_{\mathrm{load}}=4J_{\mathrm{motor}} 时，惯量比为 4，总惯量则是 5Jmotor5J_{\mathrm{motor}}。减速机构或丝杠后的负载要先折算到电机轴，参见机械传动与电子齿轮。

本手册的 2008h:10h / H08-15 使用 0.01 倍为通信数值单位：原始值 100 对应 1.00 倍，表示负载惯量等于转子惯量；原始值 0 表示未连接负载。数值范围 0～12000 对应 0～120 倍。界面显示的 1.00 与通信读到的 100 表达同一个比值，不能混作不同物理量。

惯量估计正确有助于调节控制回路，但它不是自动消除振荡的保证。摩擦、背隙、柔性连接、负载变化、转矩饱和与测量条件都会影响辨识和调节结果。

离线辨识：先静止准备，再受控运动

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“Servo Off”是进入辨识前的准备条件。辨识过程必须让电机和连接的负载运动，不能要求负载在整个测试期间固定不动。

第 8.2 节给出的辨识条件包括：实际最高转速大于 150 rpm、实际加减速率大于 3000 rpm/s、负载转矩没有剧烈变化、实际惯量比不超过 120。若机械系统不能满足这些条件，不应强行提高速度来凑条件，应选择其他估计或调节方法。

进入离线辨识前确认正反方向都有足够行程，限位有效，抱闸已按正确时序释放，且负载能够受控运动。手册要求机械限位间至少具备相应方向一圈以上的运动余量，并检查 2009h:0Ah 所示单次辨识转数；可用行程还需覆盖实际停止距离。

设置面板参数对象含义
离线方式H09-052009h:06h0：正反三角波；1：点动
最高速度H09-062009h:07h离线辨识速度上限
加速时间H09-072009h:08h加速到设定最高速度的时间常数
间隔时间H09-082009h:09h辨识动作之间的间隔
单次转数H09-092009h:0Ah只读的行程检查信息
辨识入口H0D-02200Dh:03h离线惯量辨识功能

按手册图 8-3 的面板流程：

  1. 令 S-ON 无效，驱动器处于 Rdy。
  2. 进入 200Dh:03h 对应的离线辨识功能；初始显示来自当前惯量比。
  3. 按 UP/DOWN 产生对应方向的运动。在三角波模式中，按住会执行正反方向的辨识；点动模式按键决定方向。松开后按该流程停止并进入位置保持。
  4. 观察估计值是否趋于稳定，同时确认没有异常振动、超程或饱和；若出现振动，立即停止辨识，再检查机械状态与增益。
  5. 长按 SET，出现 SAVE 后将结果保存到 2008h:10h；按 MODE 退出该显示。

原笔记中的“上一步、完成、退出”更像调试软件向导按钮，不能把这些泛化名称当作所有面板的固定操作。使用软件向导时依照当前软件说明，保存后回读参数并记录结果。

手册两处表格对加速时间默认值有不同记载，因此这里不抄一个默认数作为通用配置。应先读取实机值，结合行程与辨识条件决定设置，并保留原参数以便恢复。

在线辨识、复测与异常处理

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在线辨识由主站命令产生运动。H09-03 / 2009h:04h 为 0 时关闭，为 1、2、3 时按不同更新速度启用，分别适合惯量变化少、变化较慢和变化较快的情况。手册流程仍先要求 S-ON 无效完成设置，再进入运行并由主站发命令。

在线辨识开启时，惯量比由驱动器更新，不应同时手工修改 H08-15。手册描述在线结果每 30 分钟保存一次，不能把实时估计已经更新等同于刚断电后一定保留；需要持久化时应按当前版本的保存流程确认。

重复测量应在一致的机械状态下进行。只有已经稳定、没有超程/振荡/饱和且测试条件有效的结果才适合比较或取平均。异常时先检查联轴器、背隙、摩擦、抱闸、负载变化和运动是否达到辨识条件，不用平均值掩盖异常样本，也不无条件增大增益。

每次调试至少记录型号/固件、负载状态、原参数、辨识方式、速度与行程、最终惯量比、保存与回读结果。本文完成资料与单位关系核对，没有对实际 IS620N 设备运行、EtherCAT 主站或辨识精度作实测保证。

资料

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