XPCIE1032H功能簡介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運動控制卡，可選6-64軸運動控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。

XPCIE1032H集成了強大的運動控制功能，結合MotionRT7運動控制實時軟核，解決了高速高精應用中，PC Windows開發(fā)的非實時痛點，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H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搭配MotionRT7實時內(nèi)核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內(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間可以達到3-5us左右。

?XPCIE1032H與MotionRT7實時內(nèi)核的配合具有以下優(yōu)勢：

1.支持多種上位機語言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫；

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

3.解決傳統(tǒng)PCI/PCIe運動控制卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)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），適用于視覺飛拍、精密點膠和激光能量控制等應用；

5.提供高速輸入接口，便于實現(xiàn)位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯(lián)動、混合插補。

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

1.安裝驅動程序，識別XPCIE1032H；

2.打開并執(zhí)行文件“MotionRT710.exe”，配置參數(shù)和運行運動控制實時內(nèi)核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進行參數(shù)監(jiān)控。連接時請使用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LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡，實現(xiàn)實時運動控制。

?與傳統(tǒng)PCI/PCIe卡和PLC的測試數(shù)據(jù)結果對比：

平均值	C++ LOCAL	C# LOCAL	傳統(tǒng)PCI/PCIe卡接口交互	PLC網(wǎng)口通訊交互
1w次單條讀取交互周期	4.70us	5.3us	64us	500us-10ms
10w次單條讀取交互周期	3.90us	5.7us	65us	500us-10ms
1w次多條讀取交互周期	6.20us	8.85us	472us	500us-10ms
10w次多條讀取交互周期	5.50us	8.37us	471us	500us-10ms

我們可以從測試對比結果看出，XPCIE1032H運動控制卡配合實時運動控制內(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，當測試數(shù)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，非常適用于高速高精的應用。 XPCIE1032H控制卡安裝

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。

將運動控制卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

一、C#語言進行運動控制項目開發(fā)

1.到正運動技術官網(wǎng)的下載中心選擇需要的平臺庫文件。

庫文件下載地址：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。

3.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，然后鼠標右鍵點擊zmcaux.cs文件，點擊包括在項目中。

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PC函數(shù)介紹詳情可參考“ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊 V2.1.1”。

指令11	ZAux_FastOpen
指令原型	int32 __stdcall ZAux_FastOpen(int type, char *pconnectstring, uint32 uims ,ZMC_HANDLE * phandle)
指令說明	與控制器建立連接, 可以指定連接的等待時間
輸入?yún)?shù)	參數(shù)名 描述 type 連接類型 type: 1-COM 2-ETH 4-PCI 5-LOCAL pconnectstring 連接字符串: COM口號/IP地址 uims 連接超時時間 uims;單位ms
輸出參數(shù)	參數(shù)名 描述 phandle 控制器連接句柄
返回值	成功返回值為0，非0詳見錯誤碼說明。
指令示例	串口連接: ZMC_HANDLE phandle;//控制器連接句柄 Char comID[32]= "0";//串口ID ZAux_FastOpen(1, comID,1000 ,&phandle); 網(wǎng)口連接例子： ZMC_HANDLE phandle;//控制器連接句柄 Char EthID[32]= "192.168.0.11";//網(wǎng)口ID ZAux_FastOpen(2, EthID,1000 ,&phandle); LOCAL接口連接例子： ZMC_HANDLE phandle;//控制器連接句柄 ZAux_FastOpen(5, "LOCAL1",1000,&phandle);
詳細說明	type 設置為 5,zmotion.dll 版本要在 3.8.8.50 以上。

指令103	ZAux_Direct_Single_Datum
指令原型	int32 __stdcall ZAux_Direct_Single_Datum(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, int imode)
指令說明	單軸回零運動。
輸入?yún)?shù)	參數(shù)名 描述 handle 連接標識。 iaxis 軸號。 imode 找原點模式(詳情看詳細說明)
輸出參數(shù)	/
返回值	成功返回值為0，非0詳見錯誤碼說明。
指令示例	單軸回零運動
詳細說明	mode：找原點模式，加10表示碰到限位后調(diào)頭反找，不會碰到限位停止,例如13=模式3+限位調(diào)頭反找，用于原點在正中間的情況。 值 描述 0 清除所有軸的錯誤狀態(tài)。 1 軸以CREEP速度正向運行直到Z信號出現(xiàn)。碰到限位開關會直接停止。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 2 軸以CREEP速度反向運行直到Z信號出現(xiàn)。碰到限位開關會直接停止。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 3 軸以SPEED速度正向運行，直到碰到原點開關。然后軸以CREEP速度反向運動直到離開原點開關。找原點階段碰到正限位開關會直接停止。爬行階段碰到負限位開關會直接停止。DPOS值重置為0同時糾正MPOS 4 軸以SPEED速度反向運行，直到碰到原點開關。然后軸以CREEP速度正向運動直到離開原點開關。找原點階段碰到負限位開關會直接停止。爬行階段碰到正限位開關會直接停止。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 5 軸以SPEED速度正向運行，直到碰到原點開關。然后軸以CREEP速度反向運動直到離開原點開關，然后再繼續(xù)以爬行速度反轉直到碰到Z信號。碰到限位開關會直接停止。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 6 軸以SPEED速度反向運行，直到碰到原點開關。然后軸以CREEP速度正向運動直到離開原點開關，然后再繼續(xù)以爬行速度正轉直到碰到Z信號。碰到限位開關會直接停止。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 8 軸以SPEED速度正向運行，直到碰到原點開關。碰到限位開關會直接停止。 9 軸以SPEED速度反向運行，直到碰到原點開關。碰到限位開關會直接停止。

指令104	ZAux_BusCmd_Datum
指令原型	int32 __stdcall ZAux_BusCmd_Datum(ZMC_HANDLE handle, uint32 iaxis , uint32 homemode );
指令說明	總線驅動器回零
輸入?yún)?shù)	參數(shù)名 描述 handle 連接標識。 iaxis 軸號。 Homemode 回零模式，查看驅動器手冊
輸出參數(shù)	/
返回值	成功返回值為0，非0詳見錯誤碼說明。
指令示例	/
詳細說明	設置驅動器回零方式（6098h），缺省0表示使用驅動器當前的回零方式。 會使用軸的SPEED, CREEP, ACCEL, DECEL，乘以UNITS后自動設置驅動器的6099h，609Ah 動作時序： 6098回零方式→6099速度→609A加速度→6060切換當前模式

在form設計界面找到需要用到的控件拖拽到窗體中進行UI界面設計，效果如下。

三、相關程序以及設計思路

本次設計操作步驟相應的流程圖如下：

本例程以運動控制卡XPLCIE1032H搭載MotionRT7實時內(nèi)核，通過EthereCAT總線口接節(jié)點0（匯川驅動器-0軸），節(jié)點1（正運動擴展模塊EIO16084）1-4軸映射為總線軸為例：

注意：在總線初始化basic程序，驅動器PDO不能設置為-1，因為該PDO列表不含數(shù)據(jù)字典6060，不支持驅動器回零。

關于pdo列表的配置詳細說明，可以查閱basic編程手冊，搜索DRIVE_PROFILE指令。

1、初始化程序執(zhí)行后，通過ZAux_Direct_GetUserVar函數(shù)接口，可以讀取basic程序自定義的變量。

本節(jié)案例獲取的是總線初始化映射軸數(shù)量、總線初始化起始軸號和總線初始化完成狀態(tài)。下圖是事先編輯好的basic程序的自定義變量。

使用定時器將總線軸數(shù)量，總線起始軸號，初始化狀態(tài)等總線初始化信息進行獲取更新。

//讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總軸數(shù)
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle,"Bus_TotalAxisnum",refEcatAxisNum);
//讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總線起始軸號
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_AxisStart", ref EcatStartAxisNum);
//讀取basic程序自定義變量--總線初始化的初始化狀態(tài)
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle,"Bus_InitStatus",refEcatInitStatus)

2、使用RTsys軟件，點擊軟件菜單欄的幫助→Zbasic幫助→搜索，搜索DATUM指令,選擇回零模式并設置回零模式對應的參數(shù)。

假設回零模式選擇的是13，需要設置原點開關、限位開關、回零速度（SPEED）和爬行速度（CREEP）。

該模式進行回零時軸以SPEED速度正向運行，碰到限位開關會反向查找原點。找到原點后以CREEP速度反向爬行，直到離開原點。

privatevoidControllers_DatumPara_Button_Click(objectsender,EventArgse)
{
    if (g_handle == (IntPtr)0)
    {
        MessageBox.Show("未連接到控制器!", "提示");
    }
    else
    {
        //軸基本參數(shù)設置,控制器回零的速度是SPEED
        AxisParaSet();
        int[] ret = new int[7];
        //設置回零爬行速度
        ret[0] = zmcaux.ZAux_Direct_SetCreep(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_Creep_Value.Text));
        //配置原點信號。ZMC系列默認OFF時信號有效,常開傳感器需要反轉輸入口為ON
        ret[1] = zmcaux.ZAux_Direct_SetDatumIn(g_handle, MoveAxis, Convert.ToInt32(DatumIO_Value.Text));
        ret[2] = zmcaux.ZAux_Direct_SetInvertIn(g_handle, Convert.ToInt32(DatumIO_Value.Text), 1);
        //正硬限位IO設置
        ret[3] = zmcaux.ZAux_Direct_SetFwdIn(g_handle, MoveAxis, Convert.ToInt32(FWD_IO_Value.Text));
        ret[4] = zmcaux.ZAux_Direct_SetInvertIn(g_handle, Convert.ToInt32(FWD_IO_Value.Text), 1);
        //負硬限位IO設置
        ret[5] = zmcaux.ZAux_Direct_SetRevIn(g_handle, MoveAxis, Convert.ToInt32(REV_IO_Value.Text));
        ret[6] = zmcaux.ZAux_Direct_SetInvertIn(g_handle, Convert.ToInt32(REV_IO_Value.Text), 1);
        //設置控制器回零模式
        Controllers_DatumMode = Convert.ToInt32(Controllers_DatumMode_Value.Text);
        //定義臨時的變量記錄各個函數(shù)的返回值
        int FinalRet = -1;
        for(int i = 0; i < 7; ++i)
        {
            FinalRet *= ret[i];
        }
        if (FinalRet == 0)  //說明所有函數(shù)的返回值都是0,回零等參數(shù)均設置成功
        {
            MessageBox.Show("控制器回零參數(shù)設置成功!", "提示");
        }
        else
        {
            MessageBox.Show("控制器回零參數(shù)設置失敗!", "提示");
        }
    }
}

3、使用ZAux_Direct_Single_Datum函數(shù)，函數(shù)語法如下：

語法：ZAux_Direct_Single_Datum（連接句柄，軸號，控制器回零模式）

選擇回零的軸號，模式以及設置完參數(shù)，確認參數(shù)按鈕然后點擊回零按鈕，此時軸以控制器回零參數(shù)進行回零。

privatevoidControllers_Datum_Button_Click(objectsender,EventArgse)
{
    if (g_handle == (IntPtr)0)
    {
        MessageBox.Show("未連接到控制器!", "提示");
        return;
    }
    int ret = -1;
//觸發(fā)示波器
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
    //控制器回零
    ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Datum(g_handle, MoveAxis, Controllers_DatumMode);
    if(ret != 0)
    {
        MessageBox.Show("控制器回零啟動失敗!", "提示");
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("控制器回零啟動成功!", "提示");
    }
}

4、查閱驅動器手冊→回零模式介紹，選擇驅動器支持的回零模式（數(shù)據(jù)字典6098），然后設置該回零模式的回零高速，回零低速等參數(shù)。

在本次例程選擇的是模式19，開始回零時原點開關(HW)為0，以設置的回零高速Speed(50units/s)正向開始回零，遇到原點開關(HW)為1后以回零低速Creep(20units/s)反向爬行，直到原點開關(HW)為0時停機，回零完成。

privatevoidDrivers_DatumPara_Button_Click(objectsender,EventArgse)
{
    if (g_handle == (IntPtr)0)
    {
        MessageBox.Show("未連接到控制器!", "提示");
        return;
    }
    int ret1, ret2, ret3;
    //設置驅動器回零高速
    ret1 = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_HighSpeed_Value.Text));
    //設置驅動器回零低速
    ret2 = zmcaux.ZAux_Direct_SetCreep(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_LowSpeed_Value.Text));
    //設置驅動器回零偏移
    ret3 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetDatumOffpos(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_OffSet_Value.Text));
    //設置驅動器回零模式
    Drivers_DatumMode = Convert.ToInt32(Drivers_DatumMode_Value.Text);
    if (ret1 == 0 && ret2 == 0 && ret3 == 0)
    {
        MessageBox.Show("驅動器回零參數(shù)設置成功!", "提示");
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("驅動器回零參數(shù)設置失敗!", "提示");
    }
}

5、使用ZAux_BusCmd_Datum函數(shù)，函數(shù)語法如下:

語法：ZAux_BusCmd_Datum（連接句柄，軸號，驅動器回零模式）

選擇回零的軸號，模式以及設置完參數(shù)，確認參數(shù)按鈕然后點擊回零按鈕，此時軸以驅動器回零參數(shù)進行回零。

privatevoidDrivers_Datum_Button_Click(objectsender,EventArgse)
{
    if (g_handle == (IntPtr)0)
    {
        MessageBox.Show("未連接到控制器!", "提示");
        return;
    }
    int ret = -1;
//觸發(fā)示波器
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
    //驅動器回零
    ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_Datum(g_handle, (uint)MoveAxis, (uint)Drivers_DatumMode);
    if (ret != 0)
    {
        MessageBox.Show("驅動器回零啟動失敗!", "提示");
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("驅動器回零啟動成功!", "提示");
    }
}

四、運行效果

打開RTsys編程軟件，通過Local連接到控制器，同步上位機的軸等等參數(shù)。然后在工具欄→示波器界面，打開示波器觀察波形。

選擇好數(shù)據(jù)源和編號，點擊啟動；在上位機界面點擊回零按鈕，回到RTsys軟件點擊手動觸發(fā)，觀察對應回零模式的波形。

⊙控制器回零：以模式13（軸以SPEED速度正向運行，碰到限位開關會反向查找原點。找到原點后以Creep速度反向爬行，直到離開原點）為例，抓取的圖形如下。

⊙總線驅動器回零：查閱驅動器手冊，選擇驅動器支持的回零模式。

這里以模式19為例，回零啟動時，原點信號為0，以回零高速(50units/s)正向回零運行；當原點信號為1時以回零低速Creep(20units/s)反向爬行；再次遇到下降沿將停機,回零完成。

EtherCAT驅動器與控制器回零例程演示。

審核編輯：劉清