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XPCIE1032H功能簡(jiǎn)介
XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制卡，可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。
XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡集成了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，結(jié)合MotionRT7運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開發(fā)的非實(shí)時(shí)痛點(diǎn)，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。
XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡 支持PWM，PSO功能，板載16進(jìn)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(biāo)鎖存或兩路編碼器輸入。
XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡搭配MotionRT7實(shí)時(shí)內(nèi)核，使用本地LOCAL接口連接，通過(guò)高速的核內(nèi)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(shí)間可以達(dá)到3-5us左右。
?XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡與MotionRT7運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核的配合具有以下優(yōu)勢(shì)：
1.支持多種上位機(jī)語(yǔ)言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫(kù)；
2.借助核內(nèi)交互，可以快速調(diào)用 運(yùn)動(dòng)指令，響應(yīng)時(shí)間快至微秒級(jí)，比傳統(tǒng)PCI/PCIe快10倍；
3.解決傳統(tǒng)PCI/PCIe運(yùn)動(dòng)控制卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)性問(wèn)題；
4.支持一維/二維/三維PSO（高速硬件位置比較輸出），適用于視覺(jué)飛拍、精密點(diǎn)膠和激光能量控制等應(yīng)用；
5.提供高速輸入接口，便于實(shí)現(xiàn)位置鎖存；
6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯(lián)動(dòng)、混合插補(bǔ)。
?使用XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡和MotionRT7進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)時(shí)，通常需要進(jìn)行以下步驟：
1.安裝驅(qū)動(dòng)程序，識(shí)別XPCIE1032H；
2.打開并執(zhí)行文件“MotionRT710.exe”，配置參數(shù)和運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核；
3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控。連接時(shí)請(qǐng)使用PCI/LOCAL方式，并確保ZDevelop軟件版本在3.10以上；
4.完成控制程序開發(fā)，通過(guò)LOCAL鏈接方式連接到運(yùn)動(dòng)控制卡，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。
?與傳統(tǒng)PCI/PCIe卡和PLC的測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比：
我們可以從測(cè)試對(duì)比結(jié)果看出，XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡配合實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內(nèi)交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩(wěn)定，當(dāng)測(cè)試數(shù)量從1w增加到10w時(shí)，單條指令交互時(shí)間與多條指令交互時(shí)間波動(dòng)不大，非常適用于高速高精的應(yīng)用。
XPCIE1032H控制卡安裝
XPCIE1032H驅(qū)動(dòng)安裝與建立連接參考往期文章 EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（一）：驅(qū)動(dòng)安裝與建立連接 。
一、C#語(yǔ)言進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目開發(fā)
1.到正運(yùn)動(dòng)技術(shù)官網(wǎng)的下載中心選擇需要的平臺(tái)庫(kù)文件。
庫(kù)文件下載地址： http://www.zmotion.com.cn/download_list_21.html
2.解壓下載的安裝包找到“ Zmcaux.cs ”，“ zauxdll.dll ”，“ zmotion.dll ”放入到項(xiàng)目文件中。
（1）“Zmcaux.cs”放在項(xiàng)目根目錄文件中，與bin目錄同級(jí)。
（2）“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin → Debug。
3.用vs打開新建的項(xiàng)目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點(diǎn)擊顯示所有，然后鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊zmcaux.cs文件，點(diǎn)擊包括在項(xiàng)目中。
4.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux,并聲明控制器句柄g_handle。
二、PC函數(shù)介紹
相關(guān)PC函數(shù)介紹詳情可參考“ZMotion PC函數(shù)庫(kù)編程手冊(cè) V2.1.1”。
三、C#進(jìn)行連續(xù)軌跡加工和速度前瞻運(yùn)動(dòng)開發(fā)
連續(xù)軌跡加工和速度前瞻控制人機(jī)交互界面如下。
例程模擬連續(xù)軌跡為六邊形，可根據(jù)需要更改每段運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)走出相應(yīng)軌跡。
1.在Form1的構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用接口ZAux_FastOpen（），使在系統(tǒng)初始化的時(shí)候自動(dòng)鏈接控制器。
private void C_Open_local_Click_Click(object sender, EventArgs e) //local鏈接
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
C_Close_Card_Click(sender, e);
}
zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "LOCAL", 1000, out g_handle);
if (g_handle != (IntPtr)0)
{
this.Text = "已鏈接 Local";
label2.Text = "已鏈接";
label2.BackColor = Color.Green;
timer1.Enabled = true;
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請(qǐng)選擇正確的LOCAL！");
}
}
2.通過(guò)定時(shí)器更新控制器軸狀態(tài)（當(dāng)前坐標(biāo)、剩余緩沖數(shù)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等）。
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
int[] runstate = new int[4];
float[] curpos = new float[4];
int RemainBuffer = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, i, ref runstate[i]);
zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, i, ref curpos[i]);
}
zmcaux.ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(g_handle, 0, ref RemainBuffer);
label_runstate.Text = "x:" + curpos[0] + " y:" + curpos[1] + " z:" + curpos[2] + " 剩余緩沖數(shù): " + RemainBuffer + Convert.ToString(runstate[0] == 0 ? " 運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)行" : " 運(yùn)行狀態(tài)：停止" );
}
3.通過(guò)啟動(dòng)按鈕的事件處理函數(shù)來(lái)設(shè)置軸參數(shù)以及前瞻參數(shù)并開始按照設(shè)點(diǎn)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
private void Button_start_Click(object sender, EventArgs e) //啟動(dòng)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
}
else
{
int RemainBuffer = 0;
int CornerMode = 0;
int[] axislist = { 0, 1, 2 };
float[] poslist = { Convert.ToSingle(endpos1.Text), Convert.ToSingle(endpos2.Text), Convert.ToSingle(endpos3.Text) };
float[] midlist = { Convert.ToSingle(midpos1.Text), Convert.ToSingle(midpos2.Text), Convert.ToSingle(midpos3.Text) };
float[] firstlist = { Convert.ToSingle(firstpos1.Text), Convert.ToSingle(firstpos2.Text), Convert.ToSingle(firstpos3.Text) };
float[] seclist = { Convert.ToSingle(secpos1.Text), Convert.ToSingle(secpos2.Text), Convert.ToSingle(secpos3.Text) };
float[] thirdlist = { Convert.ToSingle(thirdpos1.Text), Convert.ToSingle(thirdpos2.Text), Convert.ToSingle(thirdpos3.Text) };
float[] fourlist = { Convert.ToSingle(fourpos1.Text), Convert.ToSingle(fourpos2.Text), Convert.ToSingle(fourpos3.Text) };
float[] fivelist = { Convert.ToSingle(fivepos1.Text), Convert.ToSingle(fivepos2.Text), Convert.ToSingle(fivepos3.Text) };
float[] sixlist = { Convert.ToSingle(sixpos1.Text), Convert.ToSingle(sixpos2.Text), Convert.ToSingle(sixpos3.Text) };
zmcaux.ZAux_Direct_Base(g_handle, 3, axislist); //選擇運(yùn)動(dòng)軸列表
zmcaux.ZAux_Direct_SetMerge(g_handle, axislist[0], 1);
//插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)使用的是主軸參數(shù)，及BASE的第一個(gè)軸
zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_speed.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_acc.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_dec.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_sramp.Text));
if (checkBox1.Checked == true)
CornerMode += 2;
if (checkBox2.Checked == true)
CornerMode += 8;
if (checkBox3.Checked == true)
CornerMode += 32;
//設(shè)置前瞻模式及對(duì)應(yīng)參數(shù)
zmcaux.ZAux_Direct_SetCornerMode(g_handle, axislist[0], CornerMode);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecelAngle(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_DecelAngle.Text)* Convert.ToSingle(Math.PI / 180));
zmcaux.ZAux_Direct_SetStopAngle(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_StopAngle.Text) * Convert.ToSingle(Math.PI / 180));
zmcaux.ZAux_Direct_SetFullSpRadius(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_SpRadius.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetZsmooth(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_ZSmooth.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_speed.Text));
//觸發(fā)示波器
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
if (run_mode == 1) //絕對(duì)
{
//判斷緩沖區(qū)，如果緩沖不夠則等待完成再加載指令
while (RemainBuffer < 50)
zmcaux.ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(g_handle, axislist[0], ref RemainBuffer);
switch (move_mode)
{
case 2: //XY圓弧
zmcaux.ZAux_Direct_MoveCirc2Abs(g_handle, 2, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1]);
break;
case 3: //XYZ直線
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, firstlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, seclist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, thirdlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, fourlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, fivelist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, sixlist);
break;
case 4: //螺旋插補(bǔ)
zmcaux.ZAux_Direct_MHelical2Abs(g_handle, 3, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1], poslist[2], 0);
break;
default:
break;
}
}
else //相對(duì)
{
switch (move_mode)
{
case 2:
zmcaux.ZAux_Direct_MoveCirc2(g_handle, 2, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1]);
break;
case 3:
//第一段運(yùn)動(dòng)
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, firstlist);
//第二段運(yùn)動(dòng)
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, seclist);
//第三段運(yùn)動(dòng)
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, thirdlist);
//第四段運(yùn)動(dòng)
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, fourlist);
//第五段運(yùn)動(dòng)
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, fivelist);
//第六段運(yùn)動(dòng)
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, sixlist);
break;
case 4:
zmcaux.ZAux_Direct_MHelical2(g_handle, 3, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1], poslist[2], 0);
break;
default:
break;
}
}
}
}
4.停止按鈕，通過(guò)函數(shù)接口ZAux_Direct_Single_Cancel()停止運(yùn)動(dòng)。
private void Button2_Click(object sender, EventArgs e) //停止
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int iret = 0;
iret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, m_AxisMaster, 2);
}
5.坐標(biāo)清零按鈕通過(guò)函數(shù)接口ZAux_Direct_SetDpos()來(lái)重置當(dāng)前運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)位置。
private void Button_zero_Click(object sender, EventArgs e) //坐標(biāo)清零
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
}
else
{
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, i, 0);
}
}
}
四、調(diào)試與監(jiān)控
CornerMode功能前瞻設(shè)置說(shuō)明：
系統(tǒng)的速度前瞻功能：一方面可以對(duì)指令進(jìn)行整體規(guī)劃，即對(duì)各段速度進(jìn)行整體規(guī)劃，再配合指令段內(nèi)的加減速控制，可以使機(jī)床保持高速運(yùn)行提高效率，使負(fù)載運(yùn)動(dòng)更加流暢，告別停停走走，系統(tǒng)通過(guò)Merge 速度融合功能實(shí)現(xiàn)；另一方面，再保證高速運(yùn)行基礎(chǔ)上為了限制機(jī)械沖擊和過(guò)切等，還需進(jìn)行減速識(shí)別，通過(guò)提前識(shí)別軌跡變化，從而按照安全的減速度提前減速，系統(tǒng)通過(guò)減速/停止融合功能、抑制沖擊功能實(shí)現(xiàn)。
整體來(lái)看，速度前瞻功能既可提升整機(jī)效率，也可減少?zèng)_擊增加柔性，降低零部件磨損，增加設(shè)備使用壽命。
01 拐角減速
ZAux_Direct_SetCornerMode=2
拐角減速應(yīng)用場(chǎng)合： 不改變運(yùn)動(dòng)軌跡，僅在拐角處自動(dòng)判斷是否減速，一般用于改善機(jī)臺(tái)抖動(dòng)的問(wèn)題，對(duì)軌跡精度有要求，對(duì)速度要求沒(méi)那么快的場(chǎng)合。
拐角減速功能解決的問(wèn)題是： 當(dāng)指令間夾角過(guò)大時(shí)，如果仍以較大速度運(yùn)行，會(huì)在夾角處產(chǎn)生較大的機(jī)械沖擊，軌跡偏離。
控制器會(huì)對(duì)指令間軌跡變化的夾角進(jìn)行提前識(shí)別，比較其與減速/停止角的大小關(guān)系，提前決定是否進(jìn)行減速，保證在指令連接處平穩(wěn)過(guò)渡。
如圖，OA過(guò)渡AB段位置時(shí)角度小于減速角度則，S1-S2段不進(jìn)行減速，AB過(guò)渡BC段時(shí)角度大于減速角度則進(jìn)行減速處理過(guò)渡過(guò)程如S2-S3段，BC過(guò)渡CD段角度大于停止角度速度需要降到零如S3-S4段位置處理。
減速角度是指電機(jī)的參考角度相對(duì)上一條運(yùn)動(dòng)的變化值。如下圖。此角度值不是實(shí)際軌跡的角度，是換算到電機(jī)變換的角度，此角度值僅為參考。
（1）拐角減速未開啟
（2）拐角減速開啟，運(yùn)動(dòng)達(dá)到減速條件
02 自動(dòng)倒角
ZAux_Direct_SetCornerMode=32
自動(dòng)倒角應(yīng)用場(chǎng)合： 改變運(yùn)動(dòng)軌跡，不會(huì)降低速度， 針對(duì)軌跡拐角較大的場(chǎng)合，倒角處運(yùn)動(dòng)軌跡做自動(dòng)平滑處理，所以一般應(yīng)用在對(duì)速度要求快，對(duì)軌跡精度要求不高的場(chǎng)合。
自動(dòng)倒角功能一般是用于拐角處按照一定的倒角半徑進(jìn)行軌跡的弧度化處理，使速度變化更平滑。
（1）倒角未開啟
（2）倒角開啟，拐角位置圖形變平滑
03 小圓限速
ZAux_Direct_SetCornerMode=8
小圓限速應(yīng)用場(chǎng)合： 不改變運(yùn)動(dòng)軌跡，一般應(yīng)用在圓弧加工，根據(jù)圓弧半徑計(jì)算當(dāng)前圓弧的限制速度。
小圓限速功能用于處理，在運(yùn)行軌跡中可能運(yùn)行圓弧軌跡擬合成的小圓，由于角度偏轉(zhuǎn)較大導(dǎo)致出現(xiàn)軌跡偏轉(zhuǎn)，因此在這種位置需要進(jìn)行速度限制的處理。開啟小圓限速，小圓半徑超過(guò)限速半徑的時(shí)候不會(huì)對(duì)速度限制，小圓半徑小于限速半徑的時(shí)候則會(huì)開始對(duì)速度進(jìn)行限制。
（1）開啟小圓限速，小圓半徑100 > 限速半徑30，速度正常達(dá)到頂點(diǎn)。
（2）開啟小圓限速，小圓半徑100 < 限速半徑150，速度受到限制。
連續(xù)軌跡加工和速度前瞻講解視頻。
本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)連續(xù)軌跡加工和速度前瞻 ：EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（十二），就分享到這里。
更多精彩內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注“ 正運(yùn)動(dòng)小助手 ”公眾號(hào)，需要相關(guān)開發(fā)環(huán)境與例程代碼，請(qǐng)咨詢正運(yùn)動(dòng)技術(shù)銷售工程師：400-089-8936。
本文由正運(yùn)動(dòng)技術(shù)原創(chuàng)，歡迎大家轉(zhuǎn)載，共同學(xué)習(xí)，一起提高中國(guó)智能制造水平。文章版權(quán)歸正運(yùn)動(dòng)技術(shù)所有，如有轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明文章來(lái)源。
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來(lái)自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國(guó)內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國(guó)內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺(jué)控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺(jué)定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。
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