2. Sysmac Studio工程创建与硬件组态

Sysmac Studio 的工程创建与硬件组态，是 NJ/NX 项目从“空工程”走向“可编译、可下载、可运行”的第一道关口。它并不是简单地新建一个文件、把设备拖进画面，而是要把物理世界的控制器、EtherCAT 从站、伺服轴、I/O 点，映射成软件工程中可被程序访问的变量与轴对象。组态结果是否正确，直接决定后续程序能否编译通过、下载后能否正常通信、轴能否安全使能。本节围绕“新建工程—设备扫描—I/O 映射—轴配置—网络参数设定—编译验证”这条主线，讲清每一步的实际操作对象、关键参数和判断依据。

一、新建工程与控制器选型

打开 Sysmac Studio，选择“新建工程”。在新建对话框中，设备类型选择 NJ 或 NX 系列控制器，具体型号必须与现场实物一致，例如 NJ501-1300、NX102-9000。型号一旦选错，后续可用的轴数、内置 EtherCAT 端口数量、支持的指令集都会不同，编译阶段可能直接报错。工程名称建议采用“项目代号_设备名_版本”的命名方式，例如“L3_Packing_NJ501_V1”，便于版本追溯。

新建完成后，工程树中会出现“控制器配置”“EtherCAT 主站”“运动控制轴”“I/O 映射”等节点。此时工程还是“空壳”，控制器型号已确定，但 EtherCAT 网络上的从站尚未建立。需要特别说明的是：Sysmac Studio 中控制器的 EtherCAT 主站是内置的，不需要额外添加主站模块，这与传统 PLC 加远程 I/O 的组态方式不同。

二、设备扫描与从站注册

硬件组态的核心动作是“让软件认识现场设备”。在 EtherCAT 主站节点上右键选择“与物理网络比较/合并”，或使用“扫描网络”功能，Sysmac Studio 会通过控制器内置的 EtherCAT 端口广播扫描在线从站。扫描结果会列出每个从站的节点地址、厂商 ID、产品代码、修订号、站名和当前状态。

扫描到从站后，需要执行“合并到工程”，把在线设备注册进工程树。这里有一个关键判断：如果从站的实际修订号与工程中 ESI 文件描述的修订号不一致，Sysmac Studio 会提示版本差异。此时应优先更新 ESI 文件，而不是强行合并，否则可能出现 PDO 映射不匹配、过程数据长度错误。对于 NX 系列耦合器、GX 系列远程 I/O、1S 系列伺服驱动器等常见从站，建议在组态前统一导入最新 ESI 文件。

三、I/O 映射与变量关联

从站注册完成后，每个从站的输入输出过程数据会出现在“I/O 映射”节点下。以一台 NX-ILM400 数字量输入单元和一台 NX-OD4256 数字量输出单元为例，输入单元会生成 16 点输入数据，输出单元生成 16 点输出数据。Sysmac Studio 允许直接为每个位或字分配全局变量，例如把输入第 0 位映射为 DI_StartPB，输出第 0 位映射为 DO_RunLamp。

映射时要注意数据类型和字节顺序。位数据直接按 BOOL 映射；字数据如模拟量输入，通常按 WORD 或 INT 映射，并确认从站的字节序设置。对于伺服驱动器的 PDO，除了控制字和状态字，还要映射目标位置、实际位置、目标速度等过程数据。映射完成后，建议在“I/O 映射”视图中逐项核对“从站—PDO—变量”三级对应关系，避免出现“变量已定义但未映射”或“映射地址重叠”。

四、轴配置：从伺服 PDO 到运动控制轴

轴配置是 NJ/NX 项目区别于普通逻辑控制的关键环节。在“运动控制轴”节点下新建轴，选择“EtherCAT 伺服”类型，然后绑定对应的从站。以 1S 系列伺服为例，轴配置需要填写以下核心参数：

• 轴号与轴名称：轴号建议与机械命名一致，如 Axis_X、Axis_Y；轴名称会作为 MC_Axis 变量的后缀，影响程序可读性。
• 单位：选择脉冲、毫米、度或用户单位。若选择毫米，需要填写编码器分辨率、减速比和丝杠导程，Sysmac Studio 会自动换算电子齿轮比。
• 软限位：设置正负方向软限位值，防止程序异常时机械超程。软限位必须在伺服使能前确认，否则可能触发限位报警。
• 最大速度与加减速：根据机械允许值填写，例如最大速度 500 mm/s，加减速时间 200 ms。
• 原点返回：选择原点返回方式，如“原点接近—原点信号—Z 相”三段式，并设置爬行速度与原点偏移。

轴配置完成后，Sysmac Studio 会自动生成轴变量，例如 MC_Axis000。程序中通过 MC_Power、MC_MoveAbsolute 等指令控制该轴。需要强调的是：轴配置中的参数必须与伺服驱动器参数、机械实际结构一致，否则会出现“指令位置与实际位置偏差过大”或“使能后立即报警”的情况。

五、网络参数设定与编译验证

EtherCAT 网络参数主要包括通信周期、分布式时钟模式和看门狗时间。通信周期通常设置为 1 ms 或 2 ms，需与控制器任务周期匹配。若使用分布式时钟，需确认从站是否支持 DC 模式，并设置同步窗口。对于运动控制轴，建议启用 DC 模式，以保证多轴同步精度。

组态完成后，执行“编译”操作。编译通过意味着：控制器型号匹配、从站 ESI 文件完整、PDO 映射无冲突、轴配置参数合法、变量定义无重复。若编译报错，常见原因包括：从站修订号不匹配、PDO 映射长度超出过程数据上限、轴参数超出伺服允许范围、变量名重复或保留字冲突。逐项排查后重新编译，直到工程树中无红色错误标记。

六、组态检查要点

完成以上步骤后，工程树中的控制器配置、EtherCAT 主站、I/O 映射和运动控制轴应全部处于正常状态，编译无错误。此时硬件组态已具备下载条件，可以进入程序编写与在线调试阶段。组态阶段多花十分钟核对参数，往往能避免现场调试时数小时的排查。