10.7 IO 设备

10.7.1 概述

IO 设备支持四种信号类型：DI、DO、AI、AO。信号来源包括：控制柜自带、EtherCAT 扩展、现场总线扩展等。工业机器人控制柜上自带若干 DI 和 DO。协作机器人底座和末端自带若干 DI 和 DO。工业机器人控制柜上预留了 EtherCAT 扩展接口，可以外接扩展 EtherCAT 模块，产生新的 DI、DO、AI、AO。Modbus 总线扩展也可以配置 IO。

10.7.2 参数配置

可以在“通信”→“IO 设备”页面，查看当前所有 IO 设备，并进行 IO 设备的添加、编辑、删除操作。

①	IO 设备列表
②	IO 设备扩展属性
③	IO 设备操作按钮，从左至右依次是新建、编辑、删除。

在上图中的 IO 设备配置页面，点击③中的新建按钮，进入 IO 设备配置页面，共支持 ETHERCAT、FIELDBUS、ROKAE_IO 三大类 IO 设备，根据设备类型不同，页面参数有所区别。

ETHERCAT-Slave IO 类型设备参数界面

ETHERCAT-SafeBoard Extend IO-DIDO 类型设备参数界面

ETHERCAT-SafeBoard Extend IO-AIAO 类型设备参数界面

ETHERCAT-ServoBoard Extend IO-DIO 类型设备参数界面

FIELDBUS 类型设备参数界面

IO 设备配置参数界面

参数	说明
设备类型	可选 EtherCAT 和 FIELDBUS。EtherCAT 表示使用 EtherCAT 总线结合扩展模块来实现 IO 扩展。此时仅支持扩展模块作为从站使用，需要配置从站地址。
EtherCAT 从站信息-设备类型	可选 SafeBoard IO、SafeBoard Extend IO、xPanel IO、Slave IO、ServoBoard Extend IO。SafeBoard IO 表示机器人安全板上自带的 DI 和 DO。SafeBoard Extend IO 表示机器人安全板上的扩展 IO，一般是指 XBC_5 控制柜安全板的扩展 IO。xPanel IO 仅适用于协作机器人，表示末端的 DI 和 DO。Slave IO 表示 EtherCAT 扩展模块。ServoBoard Extend IO 表示机器人伺服扩展 IO，是指 XBC_6 控制柜内伺服的扩展 IO。
EtherCAT 从站信息-IO 板类型	当 EtherCAT 从站信息-设备类型选择为 SafeBoard Extend IO 时，会出现 IO 板类型选项，提供可供选择的安全板扩展 IO 板，可选 DIO16_1、DIO16_4、DIO16_5、DIO16_6、AIAO4_2、AIAO4_3，选项的最后一位编号代表安全板扩展 IO 板的地址。根据实际接入的安全板扩展 IO 选择即可。除了用户手动编辑外，控制器可以自动识别并添加安全板扩展 IO。 当 EtherCAT 从站信息-设备类型选择为 ServoBoard Extend IO 时，会出现伺服 IO 板位置选项，可选槽 1-6 对应控制柜上实际扩展槽的位置，IO 板类型暂时仅支持 DIO。除了用户手动编辑外，控制器可以在启动时自动识别并添加伺服扩展 IO。
EtherCAT 从站信息-从站地址	扩展模块在 EtherCAT 总线拓扑中的从站地址。不可以与安全板、关节、协作机器人末端的地址冲突。
FIELDBUS-总线设备名称	“总线设备”页面中，创建总线连接时用户自定义的名称，用来和“总线设备”进行关联。
ROKAE_IO 设备类型	可选 DIDO、AIAO 两种，分别对应珞石自研的数字量、模拟量 IO 板，注意设置时要和实际的 IO 板类型保持一致。
ROKAE_IO 从站地址	接入的自研 IO 板的地址，可选 1 至 15，不能重复，注意设置时要和实际 IO 板的编码地址相对应，否则可能出现状态异常。
IO 板序号	每一个 IO 设备配置都将生成一块虚拟的 IO 板，控制系统内部对 IO 板进行分类和管理。IO 板序号是进行虚拟 IO 板管理的唯一编号。
名称	虚拟 IO 板的自定义名称。该名称会在“状态监控”→“IO 信号”中用于筛选条件。
数字输入个数	DI 数量。
数字输出个数	DO 数量。
数字量 IO 配置	当 EtherCAT 从站信息-设备类型选择为 ServoBoard Extend IO 时，IO 板类型选择为 DIO，会出现数字量 IO 配置选项，可配置 DIO0-7 和 DIO8-15 的输出类型，可选择配置为 NPN 或者 PNP。注意此配置需要重启控制器生效。
模拟输入个数	AI 数量。
模拟输出个数	AO 数量。
模拟量 IO 配置	当 EtherCAT 从站信息-设备类型选择为 SafeBoard Extend IO 时，IO 板类型选择为 AIAO4_2 或 AIAO4_3，会出现模拟量 IO 配置选项，可将每个模拟量通道配置为电压型或电流型。

ROKAE_IO类型设备参数界面

“状态监控”→“IO 信号”中，可以对创建的 DI、DO、AI、AO 进行观察。可以通过“虚拟 IO 板名称”对 IO 信号进行过滤，此时仅显示当前虚拟 IO 板所配置的 IO 信号。可以通过信号类型进行过滤，只显示 DI、DO、AI、AO 中某一类型的信号。

虚拟 IO 板配置好，IO 信号会生成默认的名称。在 RL 有两种使用方式：一是用默认名称；二是起别名，在 RL 中使用新的名称。

用默认值	3 号 IO 板默认生成了 DI3_X 的 IO 信号，如下图，在 RL 程序中可直接使用 DI3_0 进行处理。
起别名	在“编程”→“IO 信号列表”中对 IO 信号起别名： 上图中①和②语句效果相同。

10.7.3 虚拟 IO 设备

虚拟 IO 设备是珞石 xCore 系统提供的一个非物理、非实体的 IO 设备，开机自带且默认开启，它与实体 IO 设备的核心区别在于，虚拟 IO 设备数据的读写和存储都在 xCore 系统内部完成，无需与外部设备进行连接和通信，即它仅存在于软件层面，并不对应实际的硬件设备。
以下介绍虚拟IO设备的使用方法。

10.7.3.1 基础使用

虚拟 IO 是一种 IO 设备类别，与其它 IO 设备相同，具有 DI、DO、AI、AO 四种端口类别，可供用户读写数据、创建用户 IO 和绑定系统 IO 等。

10.7.3.2 进阶使用

除具备IO设备基本功能之外，虚拟IO还具有一些额外的特性，以下介绍虚拟IO的进阶使用方法。

使用	图示	说明
1. 修改端口数量		虚拟 IO 设备初始状态为 32 个 DI 和 DO 端口，16 个 AI 和 AO 端口，支持用户自定义端口数量，DI 和 DO 端口数量的合法范围为 [1,512]，AI 和 AO 端口数量的合法范围为 [1,16]，用户可在IO设备配置界面修改其端口数量，点击完成即可生效。 需要注意的是，对虚拟 IO 设备端口数量进行修改相当于重置设备，设备中已有的数据将被丢弃，并且重新初始化。
2. 端口默认值		端口默认值为虚拟 IO 设备开机时各端口的初始值，用户可以根据需要进行配置，未配置默认值的 DIO 端口初始值为 0，未配置默认值的 AIO 端口初始值为 0.0。 用户可以按照左边图示对端口默认值进行增加、修改和删除。 在所有端口默认值都编辑完成后，需点击右下角的“完成”以推送至控制器。
3. 信号默认值		信号默认值为映射到虚拟 IO 设备端口的信号在系统启动后的初始值，除端口默认值之外，xCore支持用户在工程的IO信号列表中为用户IO配置默认值。 信号默认值会被计算分解为对应端口的默认值，因此信号默认值只是端口默认值的一种快捷编辑手段，帮助用户快速设置端口默认值。 同时，信号默认值也不支持导入导出，因为xCore系统实际上并没有信号默认值的概念。
4. SetVDI 指令和 PulseVDI 指令		因虚拟 IO 设备无法从外部读取输入，xCore 系统提供了 SetVDI 和 PulseVDI 两条指令，使得用户可以直接通过 RL 程序修改虚拟 IO 数字输入信号的状态，其使用方式以及详细介绍请见左侧图示和15.4.6 IO指令章节。 需要注意的是，SetVDI 和 PulseVDI 指令只对虚拟 IO 设备的信号生效。

10.7.3.3 注意事项

虚拟 IO 设备是唯一的，系统自带且无法删除，用户仅可以修改其端口数量。 无论用户是在设备编辑界面还是在 IO 信号界面配置默认值，对于重复配置默认值的端口，只有最后一次的默认值配置将被保存和生效。 如果用户既为某端口配置了端口默认值也为映射到该端口的信号配置信号默认值，可以通过查看虚拟 IO 设备编辑界面中的端口默认值列表以确认最新的配置信息，该列表展示的端口默认值是最准确的。 虚拟 IO 设备端口默认值生效的时机为虚拟 IO 设备重新启动时，xCore 系统重新启动和虚拟 IO 设备端口数量变化都会导致虚拟 IO 重新启动。

10.7.4 Modbus 扩展 IO 示例

当需要使用真实的 IO 信号来与外设进行交互时，推荐使用转接模块，转换模块连接到控制柜上。可以联系珞石官方，获取推荐的 Modbus IO 模块。该模块为 Modbus TCP 从站，以线圈方式进行控制，机器人需要配置为 Modbus Master，并开启线圈功能。

按照现场总线和扩展 IO 的配置方式，使用 Modbus 扩展模块扩展真实 IO 时，需要先配置“总线设备”，然后配置“IO 设备配置”。

步骤	图示	说明
1. 配置“总线设备”		主从模式选择“主站”，机器人作为主站。 从站 ID：表示 Modbus IO 模块从站 ID。 机器人作为主站时，IP 填写 Modbus IO 模块的 IP，端口号填写 Modbus IO 模块的端口号。 下一步：参数配置完成后，点击“下一步”，完成参数配置。
2. 配置“IO 设备配置”		设备类型选择“FIELDBUS”。 总线设备名称：选择刚才进行“总线设备”配置时，自定义的名称。 基本信息：数字输入/输出、模拟输入/输出，会在总线设备配置页面配置好，因此采用自动获取，无需配置。
3. 开启功能和状态监控		刚配置好“总线设备”和“IO 设备配置”时，状态监控中是不会展示配置好的扩展IO 的，因为此时还未开启总线连接。如果要使用这些IO，必须开启总线连接，使控制柜与扩展IO 模块正确建立连接和保持通信。 如左图，开启总线设备后，控制器与扩展模块建立连接，正常工作，此时IO信号的状态监控中将 可以看到 modbus_0 这个总线设备的IO，并且其配置的DI、DO 数量与总线设备中配置的一致。