工控自動化技術文摘：皮帶同步跟隨：EtherCAT超高速實時運動控製卡XPCIE1032H上位機C#開發（十四）

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皮帶同步跟隨：EtherCAT超高速實時運動控製卡XPCIE1032H上位機C#開發（十四）
深圳市正運動技術有限公司

XPCIE1032H功能簡介

XPCIE1032H是一款基於PCI Express的EtherCAT總線運動控製卡，可選6-64軸運動控製，支持多路高速數字輸入輸出，可輕鬆實現多軸同步控製和高速數據傳輸。

XPCIE1032H運動控製卡集成了強大的運動控製功能，結合MotionRT7運動控製實時軟核，解決了高速高精應用中，PC Windows開發的非實時痛點，指令交互速度比傳統的PCI/PCIe快10倍。

運動控製卡XPCIE1032H.png

XPCIE1032H運動控製卡支持PWM，PSO功能，板載16進16出通用IO口，其中輸出口全部為高速輸出口，可配置為4路PWM輸出口或者16路高速PSO硬件比較輸出口。輸入口含有8路高速輸入口，可配置為4路高速色標鎖存或兩路編碼器輸入。

XPCIE1032H運動控製卡搭配MotionRT7運動控製實時內核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內交互，可以做到更快速的指令交互，單條指令與多條指令一次性交互時間可以達到3-5us左右。

XPCIE1032H控製卡架構圖.png

?XPCIE1032H運動控製卡與MotionRT7運動控製實時內核的配合具有以下優勢：

優勢.png

1.支持多種上位機語言開發，所有係列產品均可調用同一套API函數庫；

2.借助核內交互，可以快速調用運動指令，響應時間快至微秒級，比傳統PCI/PCIe快10倍；

3.解決傳統PCI/PCIe運動控製卡在Windows環境下控製係統的非實時性問題；

4.支持一維/二維/三維PSO（高速硬件位置比較輸出），適用於視覺飛拍、精密點膠和激光能量控製等應用；

5.提供高速輸入接口，便於實現位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈衝輸出混合聯動、混合插補。

多種上位機開發方式.png

?使用XPCIE1032H和MotionRT7進行項目開發時，通常需要進行以下步驟：

1.安裝驅動程序，識別XPCIE1032H；

2.打開並執行文件“MotionRT710.exe”，配置參數和運行運動控製實時內核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控製器，進行參數監控。連接時請使用PCI/LOCAL方式，並確保ZDevelop軟件版本在3.10以上；

4.完成控製程序開發，通過LOCAL鏈接方式連接到運動控製卡，實現實時運動控製。

運動控製項目開發.png

?與傳統PCI/PCIe卡和PLC的測試數據結果對比：

核內交互數據.png

我們可以從測試對比結果看出，XPCIE1032H運動控製卡配合實時運動控製內核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩定，當測試數量從1w增加到10w時，單條指令交互時間與多條指令交互時間波動不大，非常適用於高速高精的應用。

XPCIE1032H控製卡安裝

關閉計算機電源。
打開計算機機箱，選擇一條空閑的XPCIE卡槽，用螺絲刀卸下相應的擋板條。
將運動控製卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

XPCIE1032H驅動安裝與建立連接參考往期文章 EtherCAT超高速實時運動控製卡XPCIE1032H上位機C#開發（一）：驅動安裝與建立連接。

一、C#語言進行運動控製項目開發

1.解壓下載的安裝包找到“ Zmcaux.cs ”，“ zauxdll.dll ”，“ zmotion.dll ”放入到項目文件中。

（1）“Zmcaux.cs”放在項目根目錄文件中，與bin目錄同級。

（2）“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin → Debug。

2.用vs打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點擊顯示所有，然後鼠標右鍵點擊zmcaux.cs文件，點擊包括在項目中。

3.雙擊Form1.cs裏麵的Form1，出現代碼編輯界麵，在文件開頭寫入using cszmcaux,並聲明控製器句柄g_handle。

二、PC函數介紹

PC函數手冊也在光盤資料裏麵，具體路徑如下：“光盤資料\8.PC函數\函數庫2.1\ZMotion函數庫編程手冊 V2.1.pdf”。

函數下載路徑.png

指令8.png

指令11.png

指令27.png

指令228.png

三、同步跟隨運動介紹

1、同步跟隨運動 -- MOVESYNC

此運動可以簡拆成兩部分組成（同步+跟隨），整個過程由同步和跟隨組成；
同步過程：是實現追上目標並獲得和目標同樣的運動速度；
跟隨過程：是在同步過程完成後與產品保持相對靜止運動的過程，在此過程中可以引用其他運動動作，以實現點膠、分揀等工藝動作。

2、同步跟隨運動的重點說明

同步+跟隨的過程一般分為3段：加速段（同步過程）、同步段（跟隨過程）、減速段（複位過程）；
加速時間：作用於同步過程，指示同步要在運動觸發後多久完成，單位MS；
勻速時間：作用於跟隨過程，指示在同步運動結束後，跟隨過程持續時間，單位MS，此處需要注意與加工動作耗時的搭配；如果跟隨時間小於加工時間，則可能出現部分加工過程不在跟隨過程完成（軌跡會出現偏差）；
減速時間：作用於減速度，指示加工完成回到指定位置等待下一次觸發過程的歸位時間，單位MS。

四、例程說明

1.C#例程界麵如下。

C#例程界麵.png

2.例程實現邏輯解讀簡圖。

例程實現邏輯解讀簡圖.png

3.在Form1的構造函數中調用接口ZAux_FastOpen（），使在係統初始化的時候自動鏈接控製器。

//LOCAL 鏈接
private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (G_CardHandle == (IntPtr)0)
    {
        btn_Close_Click(sender, e);
    }
    zmcaux.ZAux_FastOpen(5, comboBox1.Text, 1000, out G_CardHandle);
    if (G_CardHandle != (IntPtr)0)
    {
        this.Text = "已鏈接";
        timer1.Enabled = true;
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
    }
}

4.定時器運行獲取鎖存位置信息。

private void timer2_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    int iret = 0;
    float[] MarkNum = new float[2];
    float[] RegistPos = new float[1000];
    iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text), 1, MarkNum);        //獲取鎖存觸發次數
    m_RegistCount = (int)MarkNum[0];
    this.DataGridView2.Rows[0].Cells[1].Value = m_RegistCount.ToString();
    //顯示到列表
    if (m_RegistCount > m_RegistShow)                   //鎖存數量大於顯示
    {
        int iNum = m_RegistCount - m_RegistShow;
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + m_RegistShow, iNum, RegistPos);        //獲取鎖存觸發次數
        for (int i = 0; i < iNum; i++)
        {
            this.DataGridView2.Rows[m_RegistShow + i + 1].Cells[1].Value = RegistPos[i].ToString();
        }
        m_RegistShow = m_RegistCount;
    }
    else if (m_RegistCount < m_RegistShow)                             //鎖存循環溢出
    {
        int iNum = Convert.ToInt32(Text_TabNum.Text) - m_RegistShow - 1;
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + m_RegistShow, iNum, RegistPos);        //獲取鎖存觸發次數
        for (int i = 0; i < iNum; i++)
        {
            this.DataGridView2.Rows[m_RegistShow + i + 1].Cells[1].Value = RegistPos[i].ToString();
        }
        m_RegistShow = 0;
    }
}

5.同步跟隨線程觸發並執行同步跟隨動作。

public void SubMoveSync()
{
    int iret = 0;
    int[] iAxisList = new int[2] { 0, 1 };
    int[] iTime = new int[3];
    iTime[0] = Convert.ToInt32(TextAccTime.Text);
    iTime[1] = Convert.ToInt32(TextSyncTime.Text);
    iTime[2] = Convert.ToInt32(TextBackTime.Text);
    float[] fWaitPos = new float[2];
    fWaitPos[0] = Convert.ToSingle(TextXpos.Text);
    fWaitPos[1] = Convert.ToSingle(TextYpos.Text);
    float fOffPos = Convert.ToSingle(TextOffpos.Text);
    float fPdAxisPos = 0;       //當前皮帶軸位置
    float[] fMakrPos = new float[2];          //當前加工產品鎖存編碼器的位置
    int iMaxNum = Convert.ToInt32(Text_TabNum.Text);
    float imode = 0;
    if (radioBtnX.Checked)
    {
        imode = 0 + (float)(Convert.ToSingle(TextAngle.Text) / 180.0 * Math.PI);        //X方向跟隨
    }
    else
    {
        imode = 10 + (float)(Convert.ToSingle(TextAngle.Text) / 180.0 * Math.PI);       //Y方向跟隨  
    }
    while (true)
    {
        if ((m_RegistCount != 0) && (iWorkCount < iMaxNum))              //鎖存 已經觸發加工數量小於總鎖存數
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + iWorkCount, 1, fMakrPos);    //獲取當前準備加工的鎖存位置
        }
        else if (iWorkCount > iMaxNum)    //鎖存坐標已經溢出，數據保存在鎖存前麵
        {
            iWorkCount = iWorkCount - m_RegistCount;        //從下個循環開始取值
            if (iWorkCount < m_RegistCount)
            {
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + iWorkCount, 1, fMakrPos);    //獲取當前準備加工的鎖存位置
            }
            else
            {
                continue;
            }
        }
        //鎖存事件未觸發
        if (m_RegistCount == 0 || m_RegistCount == iWorkCount)
        {
            continue;
        }
        //等待傳送帶位置運動超過開始跟隨位置
        do
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(G_CardHandle, 2, ref fPdAxisPos);            //獲取當前編碼軸位置
        } while (fPdAxisPos < fOffPos + fMakrPos[0]);
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[0], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步啟動加速段，
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[1], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步啟動勻速速段，勻速時間
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[2], 0, -1, 2, iAxisList, fWaitPos);      //結束同步走到待機位置
        int Axisidle = 0;
        do
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(G_CardHandle, iAxisList[0], ref Axisidle);            //等待主軸跟隨完畢
        } while (Axisidle == 0);
        iWorkCount++;
    }
}

五、調試與運行

1.用X方向跟隨（Y方向同理），輸入X方向跟隨參數。

參數設置.png

如下圖，鎖存通過輸入0號觸發，觸發多次，將數據提供給同步跟隨並觸發同步跟隨波形，波形圖中，X跟隨軸在前5S內實現同步後，與皮帶軸在2S內保持相同速度相對運行，跟隨結束後在5S內歸位完成。

示波器波形圖1.png

示波器波形圖2.png

源代碼下載地址.png

本次，正運動技術皮帶同步跟隨：EtherCAT超高速實時運動控製卡XPCIE1032H上位機C#開發（十四），就分享到這裏。

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正運動技術專注於運動控製技術研究和通用運動控製軟硬件產品的研發，是國家級高新技術企業。正運動技術彙集了來自華為、zhongxingdenggongsideyouxiurencai，zaijianchizizhuchuangxindetongshi，jijilianhegedagaoxiaoxietongyundongkongzhijichujishudeyanjiu，shiguoneigongkonglingyufazhanzuikuaideqiyezhiyi，yeshiguoneishaoyou、完整掌握運動控製核心技術和實時工控軟件平台技術的企業。主要業務有：運動控製卡_運動控製器_EtherCAT運動控製卡_EtherCAT控製器_運動控製係統_視覺控製器__運動控製PLC_運動控製_機器人控製器_視覺定位_XPCIe/XPCI係列運動控製卡等等。

二維碼-02.jpg

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