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，支持多路高速數字輸入輸出，可輕松實現多軸同步控制和高速數據傳輸。

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開發的非實時痛點，指令交互速度比傳統的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與MotionRT7實時內核的配合具有以下優勢：

1.支持多種上位機語言開發，所有系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運動控制卡在Windows環境下控制系統的非實時性問題；

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，便于實現位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯動、混合插補。

?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.打開并執行文件“MotionRT710.exe”，配置參數和運行運動控制實時內核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進行參數監控。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，通過LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡，實現實時運動控制。

?與傳統PCI/PCIe卡和PLC的測試數據結果對比：

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

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，然后鼠標右鍵點擊zmcaux.cs文件，點擊包括在項目中。

3.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux,并聲明控制器句柄g_handle。

二、PC函數介紹

PC函數手冊也在光盤資料里面，具體路徑如下：“光盤資料8.PC函數函數庫2.1Motion函數庫編程手冊 V2.1.pdf”。

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
輸入參數	參數名 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	參數名 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); 網口連接例子： ZMC_HANDLE phandle;//控制器連接句柄 Char EthID[32]= "192.168.0.11";//網口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8	ZAux_Direct_CycleRegist
指令原型	int32 __stdcall ZAux_Direct_CycleRegist(ZMC_HANDLE handle,int iaxis, int imode,int iTabStart,int iTabNum)
指令說明	位置連續鎖存。
輸入參數	參數名 描述 handle 連接標識。 iaxis 軸號。 imode 值 描述 101 當Z脈沖上升沿時的絕對位置送到RegPos 102 當Z脈沖下降沿時的絕對位置送到RegPos 103 當輸入信號R0上升沿的絕對位置送到RegPos 104 當輸入信號R0下降沿的絕對位置送到RegPos 114 輸入信號R1上升沿時的絕對位置送到RegPosB 115 輸入信號R1下降沿時的絕對位置送到RegPosB 116 Z信號上升沿時的絕對位置送到RegPosB 117 Z信號下降沿時的絕對位置送到RegPosB 123 當輸入信號R0上升沿的絕對位置送到RegPosB 124 當輸入信號R0下降沿的絕對位置送到RegPosB 133 當輸入信號R0上升沿的絕對位置送到RegPos，下一次切換下降沿，輪流切換。 134 當輸入信號R0下降沿的絕對位置送到RegPos，下一次切換上升沿，輪流切換。 135 當輸入信號R1上升沿的絕對位置送到RegPosB,下一次切換下降沿，輪流切換。下一次切換下降沿，輪流切換。 136 當輸入信號R1下降沿的絕對位置送到RegPosB，下一次切換上升沿，輪流切換。 iTabStart 連續鎖存的內容存儲的table位置，第一個table元素存儲鎖存的個數，后面存儲鎖存的坐標，最多保存個數= numes-1，溢出時循環寫入 iTabNum 占用的table個數
輸出參數	/
返回值	成功返回值為0，非0詳見錯誤碼說明。
指令示例	連續位置鎖存
詳細說明	鎖存結果存儲到TABLE里面。 分別對兩個通道進行連續鎖存，可以實現上下邊沿的連續鎖存。 ECI：20150829以上固件支持。 4系列控制器：20170523以上固件支持。

指令27	ZAux_Direct_MoveSync
指令原型	int32 __stdcall ZAux_Direct_MoveSync(ZMC_HANDLE handle,float imode,int synctime, float syncposition, int syncaxis, int imaxaxises, int *piAxislist, float *pfDisancelist)
指令說明	同步運動，皮帶上物體跟隨，此運動非插補運動，不保證運動軌跡為直線。
輸入參數	參數名 描述 handle 連接標識。 imode 同步模式： imode =-1:結束模式,運動到指定的絕對位置， 此模式運動如果后面緊接著其它ZAux_Direct_MoveSync指令，會被覆蓋, 此模式下皮帶軸無效。 imode =-2:強制結束，調用時強制停止原來的ZAux_Direct_MoveSync，運動到指定結束位置，此模式運動如果后面緊接著其它ZAux_Direct_MoveSync指令，會被覆蓋, 此模式下皮帶軸無效。 imode =-10: 跟隨軸軸列表第一個軸跟隨 imode =-20: 跟隨軸軸列表第二個軸跟隨 imode =-30: 跟隨軸軸列表第二個軸跟隨 imode =0+angle： 皮帶旋轉角度。angle：皮帶旋轉角度，角度 = 皮帶與跟隨軸軸列表第1/2軸的正向旋轉夾角。例如imode = PI/4，皮帶在45度的方向；imode =PI/2，皮帶在y方向；imode =PI，皮帶在x負向；imode =(PI*1.75)，皮帶在-45度的方向 imode=1000+tableindex, 軸號列表的跟蹤比例依次存儲table里面, 這樣可以實現三維的皮帶跟蹤, 當皮帶有傾斜的時候.( 固件版本20180209增加此功能)( tableindex:table寄存器起始編號) synctime 同步時間，ms單位.運動在指定時間內完成，完成時軸跟皮帶軸上物體保持速度一致。0表示根據運動軸的速度加速度來估計同步時間，可能不準確 syncposition 皮帶軸物體被感應到時皮帶軸的位置。此指令支持皮帶軸坐標循環，但是在指令被調用時確保此參數位置和當前皮帶軸位置之間沒有發生坐標修改或循環操作，因此此指令調用時不要在坐標循環點附近 syncaxis 皮帶軸軸號 imaxaxises 參與同步從軸總數 piAxislist 跟隨軸軸號列表 pfDisancelist 皮帶軸物體被感應到時從軸的絕對坐標位置
輸出參數	/
返回值	成功返回值為0，非0詳見錯誤碼說明。
指令示例	皮帶軸同步運動跟隨
詳細說明1	Imode：同步模式

指令228	ZAux_Direct_GetTable
指令原型	int32 __stdcall ZAux_Direct_GetTable(ZMC_HANDLE handle, int tabstart, int numes, float *pfValue)
指令說明	讀取TABLE中的數據。
輸入參數	參數名 描述 handle 連接句柄。 tabstart 讀取Table寄存器的起始編號 numes 讀的個數
輸出參數	參數名 描述 pfValue 數據列表
返回值	成功返回值為0，非0詳見錯誤碼說明。
指令示例	Table寄存器的使用
詳細說明	是控制器自帶的一個超大數組，數據類型為32位浮點型（4系列及以上為64位浮點數），掉電不保存。

三、同步跟隨運動介紹

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：是實現追上目標并獲得和目標同樣的運動速度；

跟隨過程：是在同步過程完成后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。

同步跟隨運動的重點說明

1.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（復位過程）；

2.加速時間：作用于同步過程，指示同步要在運動觸發后多久完成，單位MS；

3.勻速時間：作用于跟隨過程，指示在同步運動結束后，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；如果跟隨時間小于加工時間，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）；

4.減速時間：作用于減速度，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#例程界面如下。

2.例程實現邏輯解讀簡圖。

3.在Form1的構造函數中調用接口ZAux_FastOpen（），使在系統初始化的時候自動鏈接控制器。

//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)                   //鎖存數量大于顯示
    {
        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.同步跟隨線程觸發并執行同步跟隨動作。

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于總鎖存數
        {
            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，數據保存在鎖存前面
        {
            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。

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并觸發同步跟隨波形，波形圖中，X跟隨軸在前5S內實現同步后，與皮帶軸在2S內保持相同速度相對運行，跟隨結束后在5S內歸位完成。

審核編輯：劉清