EtherCAT设备组态时PDO Assign与config关键字的作用

问题背景

在使用倍福的 TwinCAT 组态 EtherCAT 从站时，可以在从站的属性页的 Process Data 界面看到两个不明显的可选项 PDO Assignmentment 与 PDO Configuration，由于该值一般在 EtherCAT 从站的 ESI 文件中已经给定，所有很多用户会忽略这两个选项，那么这两个选项的含义是什么，有什么作用，互相之间有什么影响呢。

要想了解这个问题，首先简单了解一下 CoE 协议 PDO 部分，即 CANopen Over EtherCAT，CANopen 协议作为应用层协议运行在 EtherCAT 通信链路上，其架构如图：

在 CANopen 协议中，主站与从站的周期性数据通信称为 PDO，通过预定义的 PDO 对象进行管理，PDO 相关的对象分为两个部分，一部分是 PDO 通信参数对象(用于指定 PDO 的使能、CAN-ID、触发方式等)，一部分是 PDO 映射参数（指定哪些参数数据对象被映射到该 PDO 中，RPDO:0x1600~0x17FF/TPDO:0x1A00~0x1BFF），在 EtherCAT 中，任一传输方向的 PDO 数据通道由一个或若干个 Sync Manager 管理，这与 CANopen 中每一个 PDO 都有一个单独的通信参数对象不同，一个 Sync Manager 可同时对应多个 PDO 映射对象。由于数据链路层的差异， EtherCAT 从站保留了 CANopen 的 PDO 映射参数对象，而对于 PDO 的通信参数则通过自定义的对象管理，其中 PDO 的使能通过 0x1C10~0x1C2F 对象进行管理，其一种常见的 PDO 数据管理结构如下：

通常在 PLC 配置时，我们可以在从站的过程数据配置页面，根据实际应用需求动态的决定哪一些 PDO 被使能并整体映射到过程数据通道中，也可以动态配置哪一些应用层参数如目标速度、控制字、状态字等是否映射到某一个 PDO 中。ESI 文件中的 PDOAssign 与 PDOConfig 关键字则向主站以及工程师提示这种 PDO 动态配置行为是否被此从站所允许。接下来我们采用倍福 PLC 作为 EtherCAT 主站，以 HMS Anybus CompactCom 40 EtherCAT 作为从站，抓取 TwinCAT 和 Anybus EtherCAT 从站之间的报文，来实际分析 PDO Assignmentment 与 PDO Configuration 对设备初始化的影响，加深一下 EtherCA 对 PDO 配置机制的理解。

PDO Assignment 测试

首先勾选 PDO Assignment 此时模块的 PDO 没有分配到任何的 SM 中，即没有对默认的 PDO 使能，抓取报文，可以看到主站在建立通信时，首先会初始化从站中与 PDO 相关的 SM 寄存器，并为从站写入 PDO 配置信息，主站与从站可以正常建立通信。

随后取消勾选 PDO Assignment 选项，此时模块的 PDO 没有分配到 SM2/3 中，即模块没有默认的 PDO 使能，当我们在 TwinCAT 中取消 PDO Assgin 时，可以看到报文中没有任何关于 PDO SM2/3 寄存器配置的报文。主站与从站 PDO 配置不再一致，主站尝试与从站通信失败。

现在通过在从站中直接修改 Anybus CompactCom 40 EtherCAT 的 PDO 相关的 0x1C12/0x1C13 对象，使其具有默认使能的 PDO，这里我们配置 Anybus CompactCom 40 EtherCAT PDO 0x1601、0x1A01 默认使能，使得主站与从站默认 PDO 配置一致，监控报文，可以看到报文中仍然没有任何关于 PDO 配置的报文，但是主站尝试以所组态的 PDO 数据与从站通信时，主站与从站可以正常交互数据。

因此可以得出结论，当 EtherCAT 从站没有使能任何 PDO 时,即从站 SM2/3 相关寄存器为空时，则必须使能 PDO Assginment，由主站在通信初始化时写入 PDO 分配信息到其 SM2/3 中，使能从站 PDO。

验证 PDO Configuration

首先保持 PDO Assignment 使能，随后取消勾选 PDO Configuration，随后抓取报文，可以看到报文中只有关于 SM2/3 配置的报文。而没有配置 PDO Entry list 相关的报文。由于 PDO 的数据组成员是与 ESI 文件中的 PDO Entry List 配置一致，因此通信可以成功，数据正常交互。

随后在 TwinCAT 中删除从站 PDO 中任意增加一个成员（注意：该 PDO 必须是可以修改的，Fixed PDO 不支持修改），然后分析抓取报文，可以看到主站初始化从站时，没有配置 PDO 相关的报文，而此时主站所组态的 PDO 与从站默认的 PDO Entry List 不一致，通信失败。

随后再次勾选 PDO Configuration 配置，在报文中可以看到主站向从站写入新的 PDO Entry List，主站与从站成功建立通信。

小结：因此可以得出结论，当 EtherCAT 从站某一个 PDO Entry List 可以修改，且主站中的 PDO Entry List 与从站默认的 Entry List 不一致时需要使能 PDO config。

总结

对于 PDO 默认使能以及 PDO 默认的数据组成员 Entry List 都固定的设备，则可以同时取消勾选 PDO config 与 PDO Assignment，此时主站与从站在通信建立的过程中没有任何有关 PDO 初始化报文，这样带来的好处是，这将减少不同品牌主站 PLC 因配置 PDO 行为不同，所产生 PDO 配置错误，提高设备对不同类型 EtherCAT 主站的适配性，而这需要在开发从站时，给从站写入固定的 PDO 信息。并且最好主动在设备的 E2PROM/ESI 文件中将 PDOAssign 与 PDOConfig 都置 0，以适应各类主站。

这样在主站上电时可直接与从站建立通信，而跳过 PDO 的配置过程，大大降低现场因为 PDO 配置造成的 EtherCAT 通信错误概率，提高客户使用感受，减少产品交付问题。