2.1 常用对象速查#

下面列出常见的传统 32 位位置接口。UINT 表示无符号整数，INT 表示有符号整数；访问方向以主站为视角。

实际可访问对象、类型和 PDO 映射能力要查设备对象表；可以对照厂商手册中的 CiA 402 对象列表。新版本行规还引入了 64 位位置接口，不宜把这里的 32 位布局套用到所有设备。

2.2 数值和物理单位是两回事#

参考笔记中的步进驱动器示例，把加速度数据 0x0000000A 按该设备约定换算为 1 rps/s，把目标速度 0x00000064 解释为 100 rpm。这些换算需要设备手册提供比例和单位。

单看十六进制，只能得到：

1
0x0000000A = 10
2
0x00000064 = 100

同样，目标位置 10000 不直接等于一圈或某个毫米数。要确认编码器计数、细分、电子齿轮、用户单位和机械传动关系。例如，若已知输出轴每圈对应 10000 个位置单位，那么相对位移 10000 才对应输出轴一圈。Synapticon 目标位置单位说明

4.1 八个基本状态#

下面按厂商状态机文档整理了主要路径，省略了部分反向转移和组合命令。具体电压、抱闸及功率级动作还取决于设备实现。Synapticon 状态机与命令表

图中的故障路径只从 Operation enabled 画出一条示意线；其他状态也可能发生故障。快速停止后也可能保持在 Quick stop active，是否支持直接恢复到 Operation enabled，要查设备的 0x605A 和状态转移说明。快速停止选项说明

4.2 控制字是请求，状态字是反馈#

主站通过 0x6040 请求状态转移，驱动器结合当前状态、内部条件和收到的命令执行动作，再通过 0x6041 反馈实际状态。

工程上应该按下面的顺序推进：

1
写控制字 → 读取新鲜状态字 → 确认预期状态 → 发送下一条命令

不能把“发送了 0x000F”当成“已经使能”。SDO 写入确认只能证明这次对象写访问成功，不能代替状态反馈；用 PDO 发送命令也同样需要等待驱动器反馈。控制字与状态字的职责

6.1 状态字不只有状态机信息#

高位可能随警告、到位、限幅或模式反馈变化，不能直接用完整状态字等于某个常量来识别状态。Statusword 定义

6.2 状态判定表#

把厂商文档中状态编码的有效位换算成掩码，可以得到下面这张表。x 位不参与对应状态的判断。状态编码原表

两种掩码都忽略 bit4 和高位；0x004F 还忽略 bit5，因为它在对应状态编码中属于无关位。

例如下面三个值都能解码成 Operation enabled：

1
0x0027 & 0x006F = 0x0027
2
0x0237 & 0x006F = 0x0027
3
0x1237 & 0x006F = 0x0027

但它们携带的额外反馈不同，解码状态后仍应单独处理警告、限幅和模式位。也不要只看 bit2：Quick stop active 的状态编码同样包含 bit2 为 1。

6.3 C 语言状态解码示例#

1
#include <stdint.h>
2

3
typedef enum {
4
    CIA402_NOT_READY,
5
    CIA402_SWITCH_ON_DISABLED,
6
    CIA402_READY_TO_SWITCH_ON,
7
    CIA402_SWITCHED_ON,
8
    CIA402_OPERATION_ENABLED,
9
    CIA402_QUICK_STOP_ACTIVE,
10
    CIA402_FAULT_REACTION_ACTIVE,
11
    CIA402_FAULT,
12
    CIA402_UNKNOWN
13
} cia402_state_t;
14

15
cia402_state_t cia402_decode_state(uint16_t sw)
16
{
17
    switch (sw & 0x004Fu) {
18
    case 0x0000u: return CIA402_NOT_READY;
19
    case 0x0040u: return CIA402_SWITCH_ON_DISABLED;
20
    case 0x000Fu: return CIA402_FAULT_REACTION_ACTIVE;
21
    case 0x0008u: return CIA402_FAULT;
22
    default: break;
23
    }
24

25
    switch (sw & 0x006Fu) {
26
    case 0x0021u: return CIA402_READY_TO_SWITCH_ON;
27
    case 0x0023u: return CIA402_SWITCHED_ON;
28
    case 0x0027u: return CIA402_OPERATION_ENABLED;
29
    case 0x0007u: return CIA402_QUICK_STOP_ACTIVE;
30
    default: return CIA402_UNKNOWN;
31
    }
32
}

这是状态解码函数。主站程序还要确认反馈有效、处理超时，并记录原始状态字；未知编码不能当作“已经使能”。

7.1 601 和 581 表示什么#

对于默认 SDO 通道、节点 ID 为 1 的经典 CANopen 设备：

1
主站 → 驱动器：0x600 + Node-ID = 0x601
2
驱动器 → 主站：0x580 + Node-ID = 0x581

这里的 601、581 都是十六进制 CAN 标识符，位于 CAN 帧头，不属于后面的 8 字节数据。0x581 表示这个 SDO 通道的响应方向，成功和失败都可能使用它；需要继续解析数据区的命令字节。Beckhoff SDO 帧格式

7.2 写入控制字 0x0006#

1
CAN-ID  DLC  数据区
2
0x601    8   2B 40 60 00 06 00 00 00

因此它的含义是：向节点 1 的 0x6040:00 写入 UINT16 值 0x0006。

参考笔记把 CMD 放在“报文长度”一节，容易和 CAN 的 DLC 混淆。DLC 是 CAN 数据区长度；SDO 的 CMD 则同时编码服务类型、传输方式和有效数据长度。本节讨论的是最多 4 字节的 expedited 传输，更长数据有其他传输流程。CiA SDO 传输机制

7.3 常见 CMD 和应答#

读请求使用 0x40；写成功响应使用 0x60；SDO Abort 使用 0x80。这些值可对照 Beckhoff 的 expedited SDO 协议表。

下面是由帧格式构造的两个例子：

1
# 写 0x6040:00 = 0x0006
2
请求：0x601  2B 40 60 00 06 00 00 00
3
成功：0x581  60 40 60 00 00 00 00 00
4

5
# 读 0x6041:00，假设设备返回 0x0021
6
请求：0x601  40 41 60 00 00 00 00 00
7
响应：0x581  4B 41 60 00 21 00 00 00

第二个响应里的 21 00 解码为 0x0021，再按状态掩码判断为 Ready to switch on。实际设备也可能返回带其他标志位的状态字。

如果收到：

1
0x581  80 40 60 00 00 00 02 06

最后四字节按小端解码为 0x06020000，表示访问的对象不存在。排查时要匹配节点、Index、Sub-index，并区分 SDO Abort 与驱动器的 0x603F 错误码。SDO Abort 错误码表

8.1 配置模式和参数#

0x6060 是请求模式，实际生效模式由 0x6061 反馈。应读取 0x6061:00，确认值为 3，并按手册配置限速及停机参数。运行模式对象说明

这里的加减速度 10 仅用于展示原笔记的编码方式，不能直接作为其他驱动器的调试参数。

8.2 按状态推进使能#

每一步都读取 0x6041 并使用前面的掩码。如果状态不变化，要检查故障、硬件使能、供电和设备要求，不能无限循环发送下一条命令。状态迁移可能跨多个控制周期，不适合靠固定延时猜测完成时间。

8.3 写目标速度并观察反馈#

1
# 写 0x60FF:00 = 100
2
0x601  23 FF 60 00 64 00 00 00
3

4
# 读 0x606C:00 实际速度
5
0x601  40 6C 60 00 00 00 00 00

在原笔记对应设备的单位约定下，目标值 100 表示 100 rpm。还要结合实际速度、方向、状态字和错误码判断运动结果。SDO 返回成功，只证明目标速度对象写入成功。

负速度必须按 INT32 补码编码。例如 -100 是 0xFFFFFF9C，对应的小端数据为 9C FF FF FF。能否反转、允许的速度范围以及物理单位都要查设备手册。

需要停下时，可按 PV 模式和设备配置把目标速度设为零，观察实际速度下降；若要禁用驱动，再执行相应状态转移。Shutdown、Disable operation、Quick stop 和 Halt 的动作不同，不能把任意一条都理解成同一种减速停车。

10.1 SDO 用来访问对象，PDO 用来交换过程数据#

SDO 按 Index/Sub-index 访问参数，带请求和应答，适合配置、查询与低频调试。PDO 按预先配置的映射传输过程数据，可以周期、事件或同步触发，适合控制字、目标值、状态字和实际值的交换。

PDO 的普通数据区不逐项携带对象索引，解析双方必须使用相同的映射顺序和位长。经典 CANopen 的单个 PDO 最多承载 8 字节，不能照搬 EtherCAT 下更长的过程数据布局。CiA PDO 机制

例如，假设某个 RxPDO 按下面顺序映射：

1
0x6040:00  UINT16  控制字    映射项 0x60400010
2
0x607A:00  INT32   目标位置  映射项 0x607A0020

映射项的结构为 Index（16 位）+ Sub-index（8 位）+ 位长（8 位）。按这份假设映射，控制字 0x000F、目标位置 10000 = 0x00002710 对应 6 字节过程数据：

1
0F 00 10 27 00 00

这里没有 SDO 的 2B 或 23，因为接收方已经知道各字节属于哪个对象。映射需要设备支持，配置步骤和可修改状态应按手册执行。Beckhoff PDO 映射示例

10.2 RxPDO / TxPDO 的方向以驱动器为准#

10.3 EtherCAT CoE 下怎么理解#

CoE 是 CANopen over EtherCAT。驱动器仍可使用对象字典和 CiA 402 接口，但传输承载变成 EtherCAT：参数通过邮箱 SDO 访问，实时目标与反馈通过过程数据交换。

因此，在 EtherCAT 主站里写 0x6040、读 0x6041，不需要构造 0x601、0x581 这类 CAN 标识符。工程上要同时确认 EtherCAT 通信状态、PDO 布局、反馈有效性和驱动状态。Beckhoff EtherCAT 驱动接口手册

10.4 带前馈的 CSP 过程数据布局#

下面是一组教学布局，采用传统 32 位位置对象，假设驱动器支持所列对象的 PDO 映射。偏移从各方向的数据区起点计算，单位为字节；实际顺序要以配置和设备描述文件为准。

Rx 和 Tx 各需要 2 + 4 + 4 + 2 = 12 字节。速度、转矩偏置的类型可对照 0x60B1 和 0x60B2 对象说明。

在 EtherCAT CoE 中，可以按设备允许的映射和 PDO 分配组织这两组过程数据；不能仅因为主站能定义这份布局，就认为从站一定接受。

经典 CANopen 的单个 PDO 最多 8 字节，所以这组数据必须拆分。例如：

1
RPDO A：控制字 2 + 目标位置 4 = 6 字节
2
RPDO B：速度偏置 4 + 转矩偏置 2 = 6 字节
3
TPDO A：状态字 2 + 实际位置 4 = 6 字节
4
TPDO B：实际速度 4 + 实际转矩 2 = 6 字节

拆分后的多帧数据不天然构成一次原子更新。需要按设备支持的同步 PDO、SYNC 和应用周期机制，确认同一周期的目标与前馈一起生效，避免新目标与旧前馈组合使用。CiA PDO 长度与同步传输机制

映射时还要考虑解析对齐。这里的 INT32 从偏移 2 开始，直接把字节缓冲区强制转换成 C 结构体可能遇到填充、未对齐访问或字节序问题；应使用主站库提供的读写方法，或明确按字节编码。

11.1 模式速查#

这些是常见模式，不是全部模式，也不表示每个驱动器都支持。模式值与 0x6060/0x6061 的关系可参考 运行模式列表。

PP 与 CSP 的主要区别是目标更新方式。PP 通过新目标握手让驱动器生成运动轮廓；CSP 由主站持续提供每个周期的位置设定值。CSP 不沿用 PP 的 bit4 新目标握手，模式相关状态位也要重新解释。Synapticon CSP 控制说明

使用 CSP 时，控制周期、同步配置和目标连续性都影响运行效果。使能前要根据设备要求准备初始目标，通常让它与当前实际位置一致或连续衔接，避免沿用旧目标造成跳变。这是主站程序需要考虑的工程处理。

11.2 目标更新方式与控制环放在哪里#

这张表描述常见的功能分工，具体控制器结构和算法由驱动器实现。CSP、CSV、CST 的设定值由主站周期提供，可以对照厂商的 CSP、CSV、CST 控制结构；PT 的轮廓行为可参考 Profile torque 模式。

把位置或速度反馈经总线送到主站闭环时，总线延迟、采样周期和抖动也进入了控制环。主站需要把控制计算、反馈采集和目标发送的时序一起考虑，不能只根据通信速率决定控制周期。

11.3 CiA 402、PID 和 FOC 的关系#

CiA 402 定义对外的目标、状态与模式接口；PID/PI 是反馈控制算法；FOC 是电机的磁场定向控制方法，其中常包含 d、q 轴电流 PI 控制环。以采用 FOC 的驱动器为例，位置或速度控制器的输出最终经过转矩/电流转换，由本地电流环和 PWM 驱动电机。TI FOC 控制结构

因此，通过 0x607A、0x60FF、0x6071 可以向这些控制环提供对应层级的目标，但支持 CiA 402 不代表内部一定采用某种 PID 或 FOC 实现。

修改 Kp、Ki、Kd 是另一类操作，要看厂商是否开放参数对象。例如 Synapticon 的 0x2011 提供速度控制器增益，它属于厂商扩展，不能直接套用到其他品牌；有些设备或固件采用不同电流控制器，列出的 PID 参数也可能不启用。速度控制器参数、电流控制相关参数

11.4 模式相关控制位速查#

下面只列出常见用法。状态机公共位仍需满足当前状态转移条件；没有使用的模式位按设备手册设置。

PP 中常见的 bit6 为 0 选择绝对位置、为 1 选择相对位移，但设备可能不支持相对方式；bit5 为 0 时的目标缓冲机制同样需要核对，不能认为所有驱动器都会自动排队。模式位定义与实现差异

0x000F 与 0x001F 只相差 bit4。后者在 PP 中涉及新目标信号，不能把它当作所有模式都适用的“更完整使能”。是否有额外的厂商要求，应落实到具体型号和手册，而不是根据品牌类别推断。

状态字的模式位也要按 0x6061 解读。例如 PP 的 bit12 是新目标确认，HM 的 bit12 表示回零结果；在 Synapticon 的循环同步模式实现中，bit12 表示目标是否直接用于控制。不能把循环同步模式的 bit12 当作 PP 的握手信号。状态字模式位

12.1 前馈和反馈怎样配合#

反馈控制根据目标与实际值的误差计算输出；前馈根据规划轨迹或负载模型，提前提供预计需要的速度或转矩。两者可以叠加，但前馈不能替代反馈，也不能保证一个固定的精度提升比例。

以 CSP 下的级联位置控制为例，下面只画设定值的传递和叠加关系，省略反馈回路。最后一级假设驱动器采用 FOC：

位置控制器产生的速度量与速度前馈叠加，速度控制器产生的转矩量再与转矩前馈叠加。这种接入方式可对照 CSP 控制结构。实际设备可能采用其他控制结构或内部滤波。

12.2 0x60B1 和 0x60B2 传的是量，不是增益#

上述单位来自厂商对象说明，接入其他设备时要重新确认比例和符号。速度偏置单位、转矩偏置单位

例如，若转矩单位确定为额定转矩的千分比，那么写入 100 表示额定转矩的 10%，不是 100 N·m。速度偏置则是速度量，不能解释成“额定转矩/额定速度”，也不能统一按百分比设置。

12.3 前馈从哪里来#

一个便于理解的主站计算模型是：

1
速度前馈：ω_ff = dθ_ref / dt
2
转矩前馈：T_ff = J_eq × dω_ref/dt + B × ω_ref + T_load

这里以电机轴侧为基准：θ_ref 用 rad，ω_ref 用 rad/s，J_eq 是折算到该轴的等效惯量，B 表示粘性摩擦系数，T_load 是估计的负载转矩。这个机械模型得到的物理量，还要换算成设备对象所使用的单位，才能写入 PDO。

速度前馈可以来自规划器的速度输出；转矩前馈可以补偿加速所需的惯性转矩、摩擦或重力负载。模型不准确、符号错误或时序错位时，补偿也可能增加误差。

在 CSV 中，0x60B1 可作为叠加到速度目标的另一速度来源，0x60B2 可提供转矩前馈；CST 中，0x60B2 叠加到目标转矩。支持范围和限幅处理要查设备文档。CSV 的偏置输入、CST 的转矩叠加

12.4 调试时怎样判断前馈是否有帮助#

先记录前馈为零时的跟随误差、速度、转矩和限幅情况，再在相同轨迹与负载下逐项加入补偿。比较结果时，既要看误差是否减小，也要看是否出现超调、振荡或转矩饱和。

目标位置、速度前馈与转矩前馈应来自同一条轨迹的同一时刻。只有前馈增益正确、周期对应和单位换算正确，比较才有意义。主站限幅与驱动器限幅也要一起考虑，不能把转矩受限后的误差简单归为 PID 参数不合适。

13.1 常见停机方式对照#

下面以 Operation enabled 下发起停机为主要场景。表中的控制字示例假设其他模式位为零；实际命令应结合当前控制字、模式位和设备要求构造。

控制字命令与状态路径可对照 状态机命令表，Shutdown、Disable operation 等选项的关联可参考 Kollmorgen 状态转移说明。设备可能只支持部分选项值或采用受限的实现，应以对应型号手册为准。

Halt 不是所有模式都支持的通用暂停按钮。例如 Omron 这份 G5 手册只在回零模式使用 Halt，其他模式忽略该位。Omron 控制字定义

13.2 哪个参数决定停机动作#

0x605A～0x605E 选择行为，斜坡参数描述具体变化速度，两类对象需要一起看。PT 的转矩轮廓可以参考 Profile torque 文档；快速停止对位置、速度、转矩模式的处理差异可参考 Quick stop 文档。

在 CSV 中，运行时的速度轨迹主要由主站提供，不能假定写了 0x6083/0x6084，每次周期目标变化就会自动按该斜坡执行。在 CST 中，转矩降为零后，轴仍可能因惯性或外部负载运动；停止过程要同时观察实际速度、转矩和抱闸状态。

13.3 快速停止后的恢复#

以 Synapticon 文档中的两种配置为例：

这是该厂商支持的配置示例，不能据此假定所有设备都支持相同选项和恢复命令。快速停止选项

恢复时先读取状态字。若处于 Switch on disabled，可以按正常启动路径重新使能；若保持 Quick stop active，要查设备是否支持恢复转移，或要求先禁用后重新启动，不能固定照抄 06 → 07 → 0F。

主站还要重新准备目标与前馈：位置模式通常让初始目标与实际位置衔接；速度模式重新规划速度变化；转矩模式按负载重新确定需要的转矩。悬垂负载可能需要保持转矩，不能把“恢复前转矩清零”当作通用处理。恢复动作应明确触发，避免旧运动命令自动继续。

13.4 Quick stop 与安全功能的边界#

普通控制字 Quick stop 是驱动控制请求，不能仅凭这个位就认定系统实现了经过认证的安全停止。STO、SS1 等安全功能需要设备支持和对应的安全系统设计；CiA 402 的安全相关部分也有独立规定。CiA 402 安全部分说明

同样，通信中断后不能依靠继续发送控制字完成停机。要确认驱动器的通信监控、看门狗与本地故障响应配置，并实际检查断链后的行为。

14.1 故障不能靠一直写 0x0080 解决#

典型故障恢复流程是：

1
发现 Fault reaction active / Fault
2
    → 读取并记录 0x603F、厂商诊断和原始状态字
3
    → 排查供电、反馈、限位、跟随误差等原因
4
    → 等待故障响应完成，确认处于 Fault 且允许复位
5
    → 先使 bit7 为 0，再产生 bit7 的 0→1 上升沿
6
    → 清除 bit7，等待退出 Fault
7
    → 重新确认模式、目标和使能条件

Fault reset 是一次请求。持续保持 bit7 为 1 不能为下一次故障产生新的上升沿；故障条件仍存在时，也可能无法复位或立即再次故障。Controlword 故障复位定义

14.2 我会按这个顺序定位“电机不动”#

这张表是把前面各层检查组合起来的调试思路。最有用的日志通常包括时间戳、通信有效标志、控制字、原始状态字、解码状态、实际模式、目标值、实际值及错误码。

编写主站时，状态机应根据每周期有效反馈推进，并给每次迁移设置超时。Quick stop、Fault 和通信中断要进入对应处理分支；恢复后重新确认目标和使能条件，避免旧命令被直接继续执行。

14.3 设备配置也需要记录版本#

接入新驱动器时，可以维护一张配置记录表，让同一份主站程序能够复现设备设置：

标准对象与厂商扩展应分别记录。若某个设备使用扩展对象替代标准功能，要明确其来源；不能因为功能名称相似，就默认对象索引、数据类型和单位相同。

可以把控制器代码、PDO 配置、设备参数导出文件和描述文件放在同一版本管理流程中，并记录参数是否保存到非易失存储、是否需要重启。运行时计算的目标和前馈通过过程数据更新，配置参数按设备要求通过 SDO 设置；避免把高频更新变成反复写入设备的持久化存储。

14.4 调试记录与验证场景#

日志可按每周期一条记录组织：

1
时间戳 / 实际周期 / 通信有效性
2
控制字 / 原始状态字 / 解码状态 / 实际运行模式
3
目标位置速度转矩 / 速度转矩偏置 / 实际位置速度转矩
4
跟随误差 / 限幅标志 / 错误码 / 当前停机或恢复阶段

这份记录既能定位“不动”，也能区分轨迹不连续、单位错误、通信抖动、限幅和控制参数问题。调整时保留修改前后的配置与结果，避免只留下“这组参数感觉更好”的结论。