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以太網IO控製卡：C#實時讀寫時間測試
深圳市正運動技術有限公司

本文導讀

今天，正運動小助手給大家分享一下運動控製卡之ECI 0係列IO板卡的用法，並測試一下多個IO讀寫的速度。ECI其他係列IO板卡的輸入輸出使用也類似，讀寫速度也類似，可以供參考。

一、ECI0032/ECI0064 IO卡硬件介紹

ECI0032/ECI0064等ECI 0係列運動控製卡支持以太網，RS232通訊接口和電腦相連，接收電腦的指令運行，支持ZCAN擴展，可擴展128路AD，64路DA；272路輸入和272路輸出。

ECI0032IO卡硬件介紹.png

ECI0032 IO控製卡

ECI0064IO卡硬件介紹.png

ECI0064 IO控製卡

ECI0032/ECI0064等ECI 0係列運動控製卡采用了優化的網絡通訊協議可以實現實時的邏輯控製和IO狀態的監控。

ECI0032/ECI0064等ECI 0係列IO卡的應用程序可以使用VC、VB、VS、C++、C#等軟件開發，程序運行時需要動態庫zmotion.dll，調試時可以將RTSys軟件同時連接控製器，從而方便調試、方便觀察。

API函數.png

ECI0032典型連接配置圖：

ECI0032典型連接配置圖.png

ECI0064典型連接配置圖：

ECI0064典型連接配置圖.png

二、IO接口介紹

1. IO電源注意事項

IO電源.png

ECI0032/ECI0064和其他控製卡不一樣，它正常工作需要兩個電源同時供電(內部電源、IO電源)。值得注意的是：給內部電源和IO電源供電的電源推薦使用2個獨立的24V電源，防止IO電路上的幹擾直接通過電源傳輸到控製卡的內部電路上影響控製卡的正常工作。

2.輸入口功能介紹

輸入口.png

通用輸入口接線圖參考

通用輸入口的硬件規格.png

通用輸入口的硬件規格

通過硬件參數我們發現通用輸入口的輸入方式是NPN漏型信號，所以在IO傳感器的選擇上大家要注意選擇NPN類型的傳感器。ZMC係列及ECI其他係列等產品的輸入也類似，詳見對應產品的硬件手冊。

如何驗證控製卡輸入口硬件功能是否正常 ?

根據上圖的輸入口等效電路圖分析： 當輸入口和EGND導通的時候輸入口就可以捕獲到信號。那麼我們可以準備一根導線，導線的一段接IO電源的地(EGND)，導線的另外一端去不停的觸碰對應輸入口的端子。同時打開RTSys/ZDevelop軟件連接控製卡後打開輸入口監控界麵去觀察對應的輸入口狀態是否會根據觸碰的情況而變化，如果對應輸入口和EGND導通對應輸入口狀態就顯示綠燈，輸入口和EGND不導通對應的輸入口狀態就顯示紅燈，那麼輸入口的硬件就是正常的。

RTSys輸入口監控界麵.png

RTSys輸入口監控界麵

輸入口0（IN0）與EGND導通的輸入口視圖.png

輸入口0（IN0）與EGND導通的輸入口視圖

輸入口0（IN0）與EGND不導通的輸入口視圖.png

輸入口0（IN0）與EGND不導通的輸入口視圖

3.輸出口功能介紹

通用輸出口接線圖參考.png

通用輸出口接線圖參考

通用輸出口的硬件規格.png

通用輸出口的硬件規格

通過硬件參數我們發現通用輸出口的輸出方式是NPN漏型信號，所以輸出口輸出的時候是一個0V的信號，也就是和EGND導通的信號。ZMC係列及ECI其他係列等產品的輸出也類似，詳見對應產品的硬件手冊。

如何驗證控製卡輸出口硬件功能是否正常 ?

根據上圖的輸出口等效電路圖分析： 當輸出口輸出時，OUT口是和EGND導通的。雖然輸出的時候輸出口的電壓也是0Vdanshuchukoumeiyoushuchudeshihou，shuchukoudezhuangtaishiyigegaozutaidezhuangtai。suoyiyanzhengshuchukoudegongnengshibutuijianshiyongwanyongbiaodedianyadangquceshi，ershitongguowanyongbiaodedaotongdangqudadaotongceshishuchukoudegongnengshifouzhengchang。（萬wan用yong表biao打da到dao導dao通tong檔dang，如ru果guo是shi紅hong黑hei表biao筆bi之zhi間jian是shi導dao通tong的de，那na麼me萬wan用yong表biao會hui發fa出chu滴di滴di的de聲sheng音yin。不bu同tong的de萬wan用yong表biao的de叫jiao聲sheng不bu同tong，大da家jia可ke以yi把ba萬wan用yong表biao打da到dao導dao通tong檔dang後hou短duan接jie紅hong黑hei表biao筆bi聽ting聽ting聲sheng音yin就jiu知zhi道dao你ni的de萬wan用yong表biao是shi什shen麼me音yin色se了le）

萬用表導通檔檔位圖.png

萬用表導通檔檔位圖

這樣的話我們可以打開RTSys/ZDevelopruanjianlianjiekongzhiqihoudakaishuchukoujiankongjiemian，zaishuchukoujiankongjiemianqucaozuoduiyingdeshuchukoukaiguan，tongshibawanyongbiaodadaodaotongdang，ranhouwanyongbiaodehongbiaobichupengduiyingshuchukoudejiexianduanzi，heibiaobichupengIO電源的地EGND。

觀察當RTSys軟件打開輸出口的時候萬用表是否是導通的（萬用表是否有滴滴聲），關閉輸出口的時候萬用表是否是未導通狀態（萬用表是否有滴滴聲），如果是那麼輸出口的硬件是正常的。

RTSys輸出口監控界麵.png

RTSys輸出口監控界麵

輸出口0（OP0）未輸出的萬用表導通檔測試情況.png

輸出口0（OP0）未輸出的萬用表導通檔測試情況

輸出口0（OP0）輸出時的萬用表導通檔測試情況.png

輸出口0（OP0）輸出時的萬用表導通檔測試情況

演示視頻可點擊→以太網IO控製卡：C#實時讀寫時間測試查看。

4.控製器基本信息

控製器基本信息.png

三、C#語言進行ECIO板卡的開發

1.在VS2015菜單“文件”→“新建”→ “項目”，啟動創建項目向導。

2.選擇開發語言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應用程序。

3.找到廠家提供的光盤資料裏麵的C#函數庫，路徑如下（64位庫為例）。

A、進入廠商提供的光盤資料找到“8.PC函數”文件夾，並點擊進入。

B、選擇“函數庫2.1”文件夾。

C、選擇“Windows平台”文件夾。

D、根據需要選擇對應的函數庫這裏選擇64位庫。

E、解壓C#的壓縮包,裏麵有C#對應的函數庫。

F、函數庫具體路徑如下。

4.將廠商提供的C#的庫文件以及相關文件複製到新建的項目中。

A、將zmcaux.cs文件複製到新建的項目裏麵中。

B、將zaux.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。

5.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。

6.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。

7.至此項目新建完成，可進行C#項目開發。

四、PC函數介紹

1.PC函數手冊也在光盤資料裏麵，具體路徑如下。

2.鏈接控製器，獲取鏈接句柄。

3.快速讀取多個輸入口當前狀態接口說明。

4.快速讀取多個輸出口當前狀態接口說明。

五、C#快速讀取多個IO狀態的測試例程

1. 例程界麵如下：

2.鏈接按鈕的事件處理函數中調用鏈接控製器的接口函數ZAux_OpenEth（），與控製器進行鏈接,鏈接成功後啟動定時器1監控控製器的IO狀態。

//鏈接控製器
private void LinkButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    zmcaux.ZAux_OpenEth(IP_comboBox.Text, out g_handle);
    if (g_handle != (IntPtr)0)
    {
        // MessageBox.Show("控製器鏈接成功!", "提示");
        timer1.Enabled = true;
        LinkButton.BackColor = Color.FromArgb(200, 255, 200);
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("控製器鏈接失敗，請檢測IP地址!", "警告");
        LinkButton.BackColor = Color.FromArgb(255, 200, 200);
    }
}

3.通過定時器1監控控製器的IO狀態。

//定時器更新IO信息
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    int j, k;
    int TestNum = 50;
    //快速讀取輸入口狀態接口時間測試
    byte[] InState = new byte[4];
    DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
    for (int count = 0; count < TestNum; count++)
    {
        zmcaux.ZAux_GetModbusIn(g_handle, 0, 32, InState);
        for (int i = 0; i < 32; i++)
        {
            j = i / 8;
            k = i % 8;
            if (((InState[j] >> k) & 1) == 1)
            {
                InStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(200, 255, 200);
            }
            else
            {
                InStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(255, 200, 200);
            }
        }
    }
    DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
    //計算beforeDT與afterDT的時間差
    TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
    InMoitoring.Text = "輸入口監控_刷新時間:  " + (ts.TotalMilliseconds * 1000 / TestNum).ToString() + " us    ";
    //快速讀取輸出口狀態接口時間測試
    byte[] OutState = new byte[4];
    DateTime beforeDTOP = System.DateTime.Now;
    for (int count = 0; count < TestNum; count++)
    {
        zmcaux.ZAux_GetModbusOut(g_handle, 0, 32, OutState);
        for (int i = 0; i < 32; i++)
        {
            j = i / 8;
            k = i % 8;
            if (((OutState[j] >> k) & 1) == 1)
            {
                OutStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(200, 255, 200);
            }
            else
            {
                OutStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(255, 200, 200);
            }
        }
    }
    DateTime afterDTOP = System.DateTime.Now;
    //計算beforeDTOP與afterDTOP的時間差
    ts = afterDTOP - beforeDTOP;
    OutMoitoring.Text = "輸出口監控_刷新時間:  " + (ts.TotalMilliseconds * 1000 / TestNum).ToString() + " us    ";
}

4.多個輸入口狀態讀取速度測試函數如下。

//多個輸入口狀態讀取交互速度測試
private void ReadInTest_Click(object sender, EventArgs e)
{
    int j, k;
    int testNum = Convert.ToInt32(TestNum.Text.ToString());
    int readInNum = Convert.ToInt32(ReadInNum.Text.ToString());
    //快速讀取輸入口狀態接口時間測試
    byte[] InState = new byte[4];
    DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
    for (int count = 0; count < testNum; count++)
    {
        zmcaux.ZAux_GetModbusIn(g_handle, 0, readInNum, InState);
        if (count % 100 == 0)
        {
            for (int i = 0; i < 32; i++)
            {
                j = i / 8;
                k = i % 8;
                if (((InState[j] >> k) & 1) == 1)
                {
                    InStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(200, 255, 200);
                }
                else
                {
                    InStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(255, 200, 200);
                }
            }
        }
    }
    DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
    //計算beforeDT與afterDT的時間差
    TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
    //總耗時 ms
    ReadInTotTime.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString("0.00");
    //平均耗時 us
    ReadInTime.Text = (ts.TotalMilliseconds * 1000 / testNum).ToString("0.00");
}

5.多個輸出口狀態讀取速度測試函數如下。

//多個輸出口狀態讀取交互速度測試
private void ReadOutTest_Click(object sender, EventArgs e)
{
    int j, k;
    int testNum = Convert.ToInt32(TestNum.Text.ToString());
    int readOutNum = Convert.ToInt32(ReadOutNum.Text.ToString());
    //快速讀取輸入口狀態接口時間測試
    byte[] OutState = new byte[4];
    DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
    for (int count = 0; count < testNum; count++)
    {
        zmcaux.ZAux_GetModbusOut(g_handle, 0, readOutNum, OutState);
        if (count % 100 == 0)
        {
            for (int i = 0; i < 32; i++)
            {
                j = i / 8;
                k = i % 8;
                if (((OutState[j] >> k) & 1) == 1)
                {
                    OutStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(200, 255, 200);
                }
                else
                {
                    OutStatus[i].BackColor = Color.FromArgb(255, 200, 200);
                }
            }
        }
    }
    DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
    //計算beforeDT與afterDT的時間差
    TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
    //總耗時 ms
    ReadOutTolTime.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString("0.00");
    //平均耗時 us
    ReadOutTime.Text = (ts.TotalMilliseconds * 1000 / testNum).ToString("0.00");
}

6.多個輸出口狀態設置速度測試函數如下。

//多個輸出口狀態設置交互速度測試
private void WriteOutTest_Click(object sender, EventArgs e)
{
    int testNum = Convert.ToInt32(TestNum.Text.ToString());
    int writeOutNum = Convert.ToInt32(WriteOutNum.Text.ToString());
    //快速讀取輸入口狀態接口時間測試
    byte[] OutState = new byte[4];
    DateTime beforeDT = System.DateTime.Now;
    for (int count = 0; count < testNum; count++)
    {
        zmcaux.ZAux_GetModbusOut(g_handle, 0, writeOutNum, OutState);
    }
    DateTime afterDT = System.DateTime.Now;
    //計算beforeDT與afterDT的時間差
    TimeSpan ts = afterDT - beforeDT;
    //總耗時 ms
    WriteOutTolTime.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString("0.00");
    //平均耗時 us
    WriteOutTime.Text = (ts.TotalMilliseconds * 1000 / testNum).ToString("0.00");
}

7.多個IO狀態與上位機交互速度測試結果如下。

（1）32個輸入輸出口讀寫1000次，交互速度測試結果：

（2）32個輸入輸出口讀寫1W次，交互速度測試結果：

（3）32個輸入輸出口讀寫10W次，交互速度測試結果：

（4）32個輸入輸出口定時器實時交互的測試結果：

六、分析與結論

以上分別是對32個輸入口的讀速度，32個輸出口的讀速度，32個輸出口的寫速度進行測試，從上麵的運行效果圖的數據顯示來看，無論是輸入口還是輸出口它們的交互速度都保持在200us左右，並且效果十分穩定。當測試次數從1000次增加到1W次，甚至10W次，平均每次的交互速度還是保持在200us左右。

對比測試.png

完整代碼獲取地址

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代碼二維碼.png

本次，正運動技術以太網IO控製卡：C#實時讀寫時間測試，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。

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