工控自動化技術文摘：全國產強實時運動控製內核(十二)：實時在線變速實現多段速的軟著陸

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全國產強實時運動控製內核(十二)：實時在線變速實現多段速的軟著陸
深圳市正運動技術有限公司

強實時運動控製內核MotionRT750

MotionRT750是正運動技術首家自主自研的x86架構Windows係統或Linux係統下獨占確定CPU的強實時運動控製內核。

正運動實時控製內核MotionRT750.webp

該方案采用獨占確定CPU內核技術實現超強性能的強實時運動控製。它將核心的運動控製、機器人算法、數控（CNC）及機器視覺等強實時的任務，集中運行在1-2個專用CPU核上。與此同時，其餘CPU核則專注於處理Windows/Linux相關的非實時任務。

此外集成MotionRT750 Runtimeshishicengyucaozuoxitongfeishishiceng，bingliyonggaosugongxiangneicunjinxingshujujiaohu，xianzhutishengleyundongkongzhiyushangcengyingyongjiandetongxinxiaolvjihanshuzhixingsudu，zuizhongshixiangengwending、更高效的智能裝備控製，確保了運動控製任務的絕對實時性與係統穩定性，特別適用於半導體、電子裝備等高速高精的應用場合。

強實時運動控製內核MotionRT750應用.webp

MotionRT750應用優勢：

1.跨平台兼容性：支持Windows/Linux係統，適配不同等級CPU。

2.開發靈活性：提供多語言編程接口，便於二次開發與功能定製。

3.實時性提升：通過CPU內核獨占機製與高效LOCAL接口，實現2-3us指令交互周期，較傳統PCI/PCIe方案提速近20倍。

4.擴展能力強化：多卡多EtherCAT通道架構支持254軸運動控製及500usEtherCAT周期。

5.係統穩定性：32軸125us EtherCAT冗餘架構消除單點故障風險，保障連續生產。

6.安全可靠性：不懼Windows係統崩潰影響，藍屏時仍可維持急停與安全停機功能有效，確保產線安全運行。

7.功能擴展性：實時內核支持C語言程序開發，方便功能拓展與實時代碼提升效率。

MotionRT750視頻介紹可點擊→正運動強實時運動控製內核MotionRT750。

更多關於MotionRT750的詳情介紹與使用點擊→強實時運動控製內核MotionRT750(一)：驅動安裝、內核配置與使用。

超實時EtherCAT運動控製卡XPCIE6032H

XPCIE6032H運動控製卡集成6路獨立EtherCAT主站接口。整卡最高可支持254軸運動控製；125usEtherCAT通訊周期時，兩個端口配置冗餘最高可支持32軸運動控製。6個EtherCAT主站各通道獨立工作，多EtherCAT主站互不影響。

XPCIE6032H運動控製卡~1.webp

超實時EtherCAT運動控製卡XPCIE6032H結構圖.webp

XPCIE6032H視頻介紹可點擊→全球首創！PCIe 6路高性能EtherCAT運動控製卡XPCIE6032H。

XPCIE6032H運動控製卡麵向半導體設備、精密3C電子、生物醫療儀器、新能源裝備、人形機器人及激光加工等高速高精場景，為固晶機、貼片機、分選機、鋰電切疊一體機、高速異形插件設備等自動化裝備提供核心運動控製支持。

XPCIE6032H硬件特性：

1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機性能與實時性足夠)。

2.板卡集成6路獨立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運動控製。

3.搭載運動控製實時內核MotionRT750。

4.相較於傳統的PCI/PCIe、網口等通訊方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板載16路高速輸入，16路高速輸出。

6.板載4路高速鎖存，4路通用PWM輸出。

更多關於XPCIE6032H的詳情介紹與使用點擊→全球首創！PCIe超實時6通道EtherCAT運動控製卡上市！。

超實時EtherCAT運動控製卡XPCIE2032H

XPCIE2032H集成2路獨立EtherCAT接口。整卡最高可支持至254軸運動控製；125usEtherCAT通訊周期時，單接口最高可支持32軸運動控製。2個EtherCAT主站各通道獨立工作，多EtherCAT主站互不影響。

超實時EtherCAT運動控製卡XPCIE2032H.webp

雙EtherCAT主站端口可任意設置為以下通道，且兩個端口也設置為不同類型通道:

● 高速通道-EtherCAT通訊周期125us

● 常規通道-EtherCAT通訊周期250us-8ms

超實時EtherCAT運動控製卡XPCIE2032H雙主站端口~1.webp

超實時EtherCAT運動控製卡XPCIE2032H架構圖.webp

XPCIE2032H視頻介紹可點擊→高速高精運動控製！PCIe超實時2通道EtherCAT運動控製卡上市！。

XPCIE2032H硬件特性：

1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機性能與實時性足夠)。

2.板卡集成2路獨立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運動控製。

3.搭載運動控製實時內核MotionRT750。

4.相較於傳統的PCI/PCIe、網口等通訊方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板載8路高速輸入，16路高速輸出。

6.板載4路高速鎖存，4路通用PWM輸出。

更多關於XPCIE2032H的詳情介紹與使用點擊→高速高精運動控製！PCIe超實時2通道EtherCAT運動控製卡上市！。

PCIe EtherCAT實時運動控製卡XPCIE1032H

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。

PCIe EtherCAT實時運動控製卡XPCIE1032H.webp

PCIe EtherCAT實時運動控製卡XPCIE1032H結構.webp

XPCIE1032H視頻介紹可點擊→高性能PCIe EtherCAT運動控製卡 | XPCIE1032H_。

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。

MotionRT7運動控製實時軟核.webp

XPCIE1032H硬件特性：

1.6-64軸EtherCAT總線+脈衝可選，其中4路單端500KHz脈衝輸出。

2.16軸EtherCAT同步周期500us，支持多卡聯動。

3.板載16點通用輸入，16點通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出。

4.通過EtherCAT總線，可擴展到512個隔離輸入或輸出口。

5.支持PWM輸出、精準輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等。

6.支持直線插補、圓弧插補、連續軌跡加工（速度前瞻）。

7.支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補償等功能。

8.支持30+機械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...

更多關於XPCIE1032H詳情點擊“不止10倍提速！PCIe EtherCAT實時運動控製卡XPCIE1032H 等您評測！”查看。

一.C#語言進行PC上位機的軟著陸功能實現開發

1.在VS2019菜單“文件”→“新建”→“項目”，啟動創建項目向導。

項目.webp

2.選擇開發語言為“C#”和Windows窗體應用程序，點擊下一步。

3.配置好項目名稱和位置，以及相應框架，點擊創建。

3~1.webp

4.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）。

進入廠商提供的光盤資料，找到zauxdll.dll，zmotion.dll和Zmcaux.cs這三個庫文件。庫文件路徑：【00光盤資料】→【04PC函數】→【01PC函數庫V2.1】→【Windows平台】→【C#】→【64位】→【庫文件】。

5.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。

（1）將zmcaux.cs文件複製到新建的項目裏麵中。

5.1.webp

（2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。

5.2.webp

（3）將Zmcaux.cs文件添加進項目中。右鍵項目名稱，選擇添加，再選擇現有項，選擇Zmcaux.cs文件。

5.3.webp

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。

5.4.webp

至此，項目新建完成，可進行C#項目開發。

二.相關PC函數介紹

PC函數手冊可在光盤資料獲取，具體路徑如下：“00光盤資料\03編程手冊\03ZMotion PC函數庫編程手冊”。

pc函數.webp

表1.webp
指令123.webp

指令166.png

表4.png

指令35.png

三.C#軟著陸功能代碼實現示例

在(zai)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)與(yu)高(gao)精(jing)度(du)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)，設(she)備(bei)的(de)停(ting)止(zhi)過(guo)程(cheng)往(wang)往(wang)比(bi)運(yun)動(dong)過(guo)程(cheng)更(geng)考(kao)驗(yan)係(xi)統(tong)的(de)控(kong)製(zhi)性(xing)能(neng)。傳(chuan)統(tong)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)在(zai)臨(lin)近(jin)目(mu)標(biao)位(wei)置(zhi)時(shi)仍(reng)維(wei)持(chi)較(jiao)高(gao)速(su)度(du)，導(dao)致(zhi)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)承(cheng)受(shou)較(jiao)大(da)慣(guan)性(xing)衝(chong)擊(ji)，引(yin)起(qi)設(she)備(bei)振(zhen)動(dong)、定位偏差、零件磨損甚至工件損傷。

軟著陸功能作為一種先進的運動控製策略，通過智能化的速度規劃與平滑切換機製，顯著提升了設備在停止階段的控製品質與可靠性。

1.軟著陸功能的定義與核心機製

軟著陸本質上是一種基於分段速度曲線的運動控製方法。其核心思想是將整個定位過程劃分為如下兩個主要階段：

（1）高速趨近階段

在此階段，運動軸以係統允許的最高效率速度向目標位置移動，確保整體運動過程具備良好的時間性能與生產效率。

（2）低速精停階段

在接近目標位置某一設定距離（即“切換點”）shi，kongzhixitongzidongqiehuanzhiyuxianshedingdedisumoshi，yijixiaoqiekekongdesuduwanchengzuizhongjieduandeweiyi。cijujidajiangdilexitongdongneng，congershixianjiejinwuchongjidetingzhixiaoguo。

該控製結構不僅在機械層麵減少衝擊，也可在需要力控製的場合（如精密裝配、半導體壓合、光學對位等）實現終端力的精確管理。

2.關鍵技術參數與算法支持

實現高性能的軟著陸控製，離不開以下幾類關鍵參數的精細配置與底層算法的支持：

（1）FORCE_SPEED

軟著陸階段的運行速度，通常設置為較低值，是影響接觸力與平穩性的直接因素。

（2）MOVELIMIT

運動係統在最終階段所允許的最大速度上限，用於約束末段運動能量，防止過衝。

（3）切換點

係統由高速轉為低速的關鍵位置參數。其設置需綜合考慮運動慣量、係統響應時間與負載特性，通常需在實際應用中通過調試優化確定。

（4）S型加減速曲線

采用S型算法規劃加減速過程，使得速度變化連續平滑，避免階躍變化引起的機械振蕩與衝擊噪聲，進一步提升運動的平穩性與定位精度。

3.係統實現方式與典型指令結構

在正運動控製器中，軟著陸功能常通過複合運動指令或參數化方式實現。

例如，可使用MOVESP指令組合，將整個運動分解為：

（1）前半段以FORCE_SPEED及較高加速度進行規劃。

（2）後半段則受MOVELIMIT限製，並以S型曲線平滑過渡至目標點。

此類指令通常允許用戶直接設置軟著陸區間、末端速度及過渡點等參數，具有良好的可配置性與應用靈活性。

運動軌跡.webp

如上圖所示，重點想實現的功能為最大速度結束時能以一個很低速度靠近結束點。

將運動過程分為兩段，將MOVESP分為兩段，第一段以FORCE_SPEED進行規劃加速到Vm，第二段以最大速度MOVELIMIT進行規劃，使用軟著陸速度Vp低速運行。

采用S型算法規劃加減速過程，使得速度變化連續平滑。

以下是基於C#平台的軟著陸功能實現關鍵代碼：

private void button6_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
    {
     MessageBox.Show("未鏈接到控製器!", "提示");
   }
   else
   {
      int[] axislist = { m_axisnum };
      float[] poslist1 = { Convert.ToSingle(textBox21.Text) };
      float[] poslist2 = { Convert.ToSingle(textBox31.Text) };
      //設置軸參數
      zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_Axis_sramp.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetLspeed(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_Axis_lspeed.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetMerge(g_handle, 0, 1);
      //觸發示波器
      zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
       zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox22.Text));//快速段速度設置
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveSp(g_handle, 1, axislist, poslist1);//運動距離設置 
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveLimit(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox23.Text));//限製速度
      zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox32.Text));//軟著陸速度設置
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveSp(g_handle, 1, axislist, poslist2);//運動距離設置
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveLimit(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox33.Text));//限製速度
    }
}

測試例程使用步驟：

1.選擇控製器LOCAL連接方式。填入LOCAL+卡號連接後，點擊連接。

2.對總線進行初始化。調用已經配置好的RTSys項目，點擊打開項目，打開後下載ROM，初始化成功會在初始化狀態顯示，並且識別節點數量和軸數量。

3.對軸進行參數設置。根據驅動器一圈脈衝數和螺距設置好脈衝當量，設置合理的速度與加減速度，例程中減速度默認與加速度一致。

4.根據實際情況，選擇驅動器回零模式進行回零。

5.接下來對軟著陸軌跡進行規劃。如下圖，分成兩段規劃：

第一段為高速運動，靠近加工點，運動距離40，運行速度為300，結束速度為50；

第二段為軟著陸加工段，以50速度加工距離為10，加工完成減速到0。

例程步驟.webp

同時，利用MotionRT750的快速交互優點，basic程序中編寫了驅動器的力矩檢測，當運動前將TABLE（100）置1，開始檢測到超過設置的最大值，會停止運動。

通過示波器采集的運動曲線可以清晰展示軟著陸效果：

（1）運動初期以較高速度運行，提高效率；

（2）接近目標位置時自動切換至低速模式；

（3）速度平滑過渡，無突變或衝擊；

（4）最終以極低速度精確到達目標位置。

示波器.webp

四.應用優勢與行業價值

軟著陸技術不僅提升了運動控製的“質感”，更在多方麵體現出顯著價值：

1.提高設備壽命：大幅減少機械碰撞與振動，延長導軌、電機、減速機等關鍵元件的使用壽命。

2.提升工藝質量：在精密裝配、檢測、點膠、壓合等工藝中，防止因衝擊導致的零件損壞或位置偏移。

3.增強係統可靠性：尤其適用於易碎、柔性或高價值工件的處理場景，降低生產風險與廢品率。

4.支持力控應用延伸：為工業機器人、協作機器人及精密壓機等提供良好的力控接口與運動基礎。

總結

軟著陸功能代表了運動控製從“能動”到“精停”的高級進化方向。它通過算法與規劃的緊密結合，在幾乎不損失效率的前提下實現了終端運動的質的提升。

隨著工業領域對生產精度、設備可靠性及噪聲振動等方麵要求的不斷提高，軟著陸已成為高端裝備和控製係統的標配功能之一。

wulunshiduiyugaojingduzhizaoshebei，haishiduikekaoxingyaoqiujigaodegongyechangjing，zheyigongnengdounengxianzhutishengxitongxingnengheshiyongtiyan。tongguohelidecanshupeizhiheyundongguihua，工程師可以輕鬆實現更加智能、柔和的運動控製策略。

如您有具體平台或設備的軟落地實現細節問題，也歡迎與我們進一步探討與交流。

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軟著陸二維碼.jpg

二維碼.webp

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、中zhong興xing等deng公gong司si的de優you秀xiu人ren才cai，在zai堅jian持chi自zi主zhu創chuang新xin的de同tong時shi，積ji極ji聯lian合he各ge大da高gao校xiao協xie同tong運yun動dong控kong製zhi基ji礎chu技ji術shu的de研yan究jiu，是shi國guo內nei工gong控kong領ling域yu發fa展zhan最zui快kuai的de企qi業ye之zhi一yi，也ye是shi國guo內nei少shao有you、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。

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