EtherCAT控制卡XPCIE1032H（三）：EtherCAT总线CSP, CSV, CST模式切换
时间：2023-12-01 阅读：671
XPCIE1032H功能简介
XPCIE1032H运动控制卡 支持PWM，PSO功能，板载16进16出通用IO口，其中输出口全部为高速输出口，可配置为4路PWM输出口或者16路高速PSO硬件比较输出口。输入口含有8路高速输入口，可配置为4路高速色标锁存或两路编码器输入。
XPCIE1032H运动控制卡搭配MotionRT7运动控制实时内核，使用本地LOCAL接口连接，通过高速的核内交互 ，可以做到更快速的指令交互，单条指令与多条指令一次性交互时间可以达到3-5us左右。
➜XPCIE1032H运动控制卡与MotionRT7运动控制实时内核的配合具有以下优势：
1.支持多种上位机语言开发，所有系列产品均可调用同一套API函数库；
2.借助核内交互，可以快速调用 运动指令，响应时间快至微秒级，比传统PCI/PCIe快10倍；
3.解决传统PCI/PCIe运动控制卡在Windows环境下控制系统的非实时性问题；
4.支持一维/二维/三维PSO（高速硬件位置比较输出），适用于视觉飞拍、精密点胶和激光能量控制等应用；
5.提供高速输入接口，便于实现位置锁存；
6.支持EtherCAT总线和脉冲输出混合联动、混合插补。
➜使用XPCIE1032H运动控制卡和MotionRT7运动控制实时内核进行项目开发时，通常需要进行以下步骤：
1.安装驱动程序，识别XPCIE1032H；
2.打开并执行文件“MotionRT710.exe”，配置参数和运行运动控制实时内核；
3.使用ZDevelop软件连接到控制器，进行参数监控。连接时请使用PCI/LOCAL方式，并确保ZDevelop软件版本在3.10以上；
4.完成控制程序开发，通过LOCAL链接方式连接到运动控制卡，实现实时运动控制。
➜与传统PCI/PCIe卡和PLC的测试数据结果对比：
关闭计算机电源。
打开计算机机箱，选择一条空闲的XPCIE卡槽，用螺丝刀卸下相应的挡板条。
将运动控制卡插入该槽，拧紧挡板条上的固定螺丝。
XPCIE1032H驱动安装与建立连接参考往期文章EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（一）：驱动安装与建立连接 。
到正运动技术的下载中心选择需要的平台库文件。
解压下载的安装包找到 “ Zmcaux.cs ” ， “ zauxdll.dll ” ， “ zmotion.dll ” 放入到项目文件中。
1、“Zmcaux.cs”放在项目根目录文件中，与bin目录同级。
例程配套的basic程序（总线初始化脚本文件）如下，用户可根据实际需求配置总线节点数量，驱动器pdo等参数（例程中pdo列表配置的是18，该列表中同时包含607A-周期位置、60FF-周期速度、6071-周期力矩的数字字典，因此可以支持总线三种模式的切换 ）。
关于pdo列表的配置可以打开zbasic编程手册，搜索DRIVE_PROFILE指令。
'ECAT总线初始化
GLOBAL CONST BUS_TYPE = 0 '总线类型。可用于上位机区分当前总线类型
GLOBAL CONST Bus_Slot = 0 '槽位号0（单总线控制器缺省0）
GLOBAL CONST Bus_AxisStart = 0 '总线轴起始轴号
GLOBAL CONST Bus_NodeNum = 1 '总线配置节点数量,用于判断实际检测到的从站数量是否一致
GLOBAL MAX_AXISNUM 'max轴数
MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0)
GLOBAL Bus_InitStatus '总线初始化完成状态
Bus_InitStatus = -1
GLOBAL Bus_TotalAxisnum '检查扫描的总轴数
DELAY(3000)
'延时3S等待驱动器上电，不同驱动器自身上电时间不同，具体根据驱动器调整延时
?"总线通讯周期：",SERVO_PERIOD,"us"
Ecat_Init() '初始化ECAT总线
END
GLOBAL SUB Ecat_Init()
local Node_Num,Temp_Axis,Drive_Vender,Drive_Device,Drive_Alias
RAPIDSTOP(2)
for i=0 to SYS_ZFEATURE(0) - 1 '初始化还原轴类型
AXIS_ENABLE(i) = 0
ATYPE(i) = 0
DELAY(20)
next
Bus_InitStatus = -1
Bus_TotalAxisnum = 0
SLOT_STOP(Bus_Slot)
DELAY(200)
SLOT_SCAN(Bus_Slot) '扫描总线
if return then
?"总线扫描成功","连接从站设备数："NODE_COUNT(Bus_Slot)
'判断总线检测数量是否为实际接线数量
if NODE_COUNT(Bus_Slot) <> Bus_NodeNum then
?"扫描节点数量与程序配置数量不一致!" ,"配置数量:"Bus_NodeNum,"检测数量："NODE_COUNT(Bus_Slot)
Bus_InitStatus = 0 '初始化失败。报警提示
endif
'开始映射轴号
for Node_Num = 0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1 '遍历扫描到的所有从站节点
Drive_Vender = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,0) '读取驱动器厂商
Drive_Device = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,1) '读取设备编号
Drive_Alias = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,3) '读取设备拨码ID
if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) <> 0 then '判断当前节点是否有电机
for j = 0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) - 1 '根据节点带的电机数量循环配置轴参数(针对一拖多驱动器)
Temp_Axis = Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum '轴号按NODE顺序分配
BASE(Temp_Axis)
AXIS_ADDRESS = Bus_TotalAxisnum+1 '映射轴号
ATYPE = 65 '设置控制模式 65-位置 66-速度 67-转矩
DRIVE_PROFILE = 18 '驱动器PDO可设置为模式18
DISABLE_GROUP(Temp_Axis) '每轴单独分组
Bus_TotalAxisnum = Bus_TotalAxisnum+1 '总轴数+1
next
endif
next
?"轴号映射完成","连接总轴数："Bus_TotalAxisnum
WA 200
SLOT_START(Bus_Slot) '启动总线
if return then
WDOG = 1 '使能总开关
?"开始清除驱动器错误"
for i = Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1
BASE(i)
DRIVE_CLEAR(0)
DELAY 50
?"驱动器错误清除完成"
DATUM(0) '清除控制器轴状态错误"
WA 100
'"轴使能"
AXIS_ENABLE = 1
next
Bus_InitStatus = 1
?"轴使能完成"
?"总线开启成功"
else
?"总线开启失败"
Bus_InitStatus = 0
endif
else
?"总线扫描失败"
Bus_InitStatus = 0
endif
ENDSUB
1、通过LOCAL链接的方式链接到运动控制卡。
private void Connect_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
DisConnect_Button_Click(sender, e);
}
//MotionRT7通过local连接的方式连接到控制器
zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "local", 1000, out g_handle);
if (g_handle != (IntPtr)0)
{
this.Text = "已链接";
timer1.Enabled = true; //连接成功后开启定时器
Connect_Button.BackColor = Color.Green;
MessageBox.Show("链接成功");
}
else
{
MessageBox.Show("链接失败，请选择正确的LOCAL！");
}
}
注意：下载完成之后会自动执行bas程序进行总线初始化。
private void BasDownLoad_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");
}
else
{
int tmpret = 0;
string strFilePath;
//显示一个标准对话框,提示用户打开想要选择的bas文件
OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog();
openFileDialog1.InitialDirectory = "\\";
openFileDialog1.Filter = "配置文件(*.bas)|*.bas";
openFileDialog1.RestoreDirectory = true;
openFileDialog1.FilterIndex = 1;
//打开配置文件
if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK)
{
strFilePath = openFileDialog1.FileName;
//下载到RAM,下载完成之后会自动运行一次bas程序,执行总线初始化
tmpret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 0);
if (tmpret != 0)
{
MessageBox.Show("文件下载失败!", "提示");
}
else
{
DownLoadFlag = true; //更新文件下载标志
MessageBox.Show("文件下载成功!", "提示");
}
}
}
}
3、初始化程序执行后，通过ZAux_Direct_GetUserVar函数接口，可以读取basic程序自定义的变量—在此案例，获取的是总线初始化映射轴数量、总线初始化起始轴号和总线初始化完成状态。
GLOBAL CONST Bus_AxisStart '总线轴起始轴号
GLOBAL Bus_InitStatus '总线初始化完成状态
GLOBAL Bus_TotalAxisnum '检查扫描的总轴数
使用定时器，对总线轴数量，总线起始轴号，初始化状态等总线初始化信息进行更新。
private void Update_EcatInitMessage()
{
//读取basic程序自定义变量--总线初始化的总轴数
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref EcatAxisNum);
//读取basic程序自定义变量--总线初始化的总线起始轴号
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_AxisStart", ref EcatStartAxisNum);
//读取basic程序自定义变量--总线初始化的初始化状态
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref EcatInitStatus);
//刷新界面总线初始化信息
if (EcatInitStatus == 1 && DownLoadFlag == true)
{
BusAxisNum_Label.Text = "总线轴数量 : " + EcatAxisNum.ToString();
BusStartAxis_Label.Text = "总线起始轴 : " + EcatStartAxisNum.ToString();
InitState_Label.Text = "初始化状态 : 成功";
}
else if(EcatInitStatus == 0 && DownLoadFlag == true)
{
BusAxisNum_Label.Text = "总线轴数量 : " + EcatAxisNum.ToString();
BusStartAxis_Label.Text = "总线起始轴 : " + EcatStartAxisNum.ToString();
InitState_Label.Text = "初始化状态 : 失败";
}
else
{
InitState_Label.Text = "初始化状态 : 未完成";
}
}
4、定时器中加入ZAux_Direct_GetUnits等函数接口对轴的脉冲当量、运行速度、加速度、减速度、轴类型、DPOS、MPOS、轴状态和轴的运动状态进行实时的监控并反馈。
private void Update_AxisPara()
{
int CurAxisAtype = 0; //当前轴类型
int CurAxisIdle = 0; //当前轴运动完成标志
int CurAxisStatus = 0; //当前轴状态
float CurAxisDpos = 0; //当前轴规划位置(DPOS)
float CurAxisMpos = 0; //当前轴反馈位置(MPOS)
float CurAxisUnits = 0; //当前轴脉冲当量
float CurAxisSpeed = 0; //当前轴运行速度
float CurAxisAccel = 0; //当前轴加速度
float CurAxisDecel = 0; //当前轴减速度
if (DownLoadFlag == true)
{
//更新当前运动的轴
MoveAxis = Convert.ToInt32(AxisNum_Value.Text);
//读取当前轴的脉冲当量
zmcaux.ZAux_Direct_GetUnits(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisUnits);
//读取当前轴的运行速度
zmcaux.ZAux_Direct_GetSpeed(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisSpeed);
//读取当前轴的加速度
zmcaux.ZAux_Direct_GetAccel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAccel);
//读取当前轴的减速度
zmcaux.ZAux_Direct_GetDecel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDecel);
//读取当前轴的轴类型
zmcaux.ZAux_Direct_GetAtype(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAtype);
//读取当前轴的规划位置(DPOS)
zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDpos);
//读取当前轴的反馈位置(MPOS)
zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisMpos);
//读取当前轴是否运动完成
zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisIdle);
//读取当前轴的轴状态
zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisStatus(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisStatus);
//刷新界面的轴参数信息
DPOS_Label.Text = "DPOS位置: " + CurAxisDpos;
MPOS_Label.Text = "MPOS位置: " + CurAxisMpos;
AxisState_Label.Text = "轴 状 态: " + CurAxisStatus;
//运动结束信息刷新
if (CurAxisIdle == 0)
{
Idle_Label.Text = "运动状态: 运动中";
}
else
{
Idle_Label.Text = "运动状态: 停止中";
}
//轴类型信息刷新
if (CurAxisAtype == 65)
{
AxisAtype_Label.Text = "轴 类 型: 65(CSP)";
}
else if (CurAxisAtype == 66)
{
AxisAtype_Label.Text = "轴 类 型: 66(CSV)";
}
else if (CurAxisAtype == 67)
{
AxisAtype_Label.Text = "轴 类 型: 67(CST)";
}
else
{
AxisAtype_Label.Text = "轴 类 型: " + CurAxisAtype;
}
}
}
5、当PDO包含607A时，ATYPE可设置为65，周期位置模式，此时使用运动指令控制电机运动。
通过文本控件的TextChanged（更改text属性引发的事件）事件，设置轴的脉冲当量、运行速度、加速度、减速度参数。
//脉冲当量变化
private void Units_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//设置轴的脉冲当量
zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Units_Value.Text));
}
//运行速度变化
private void Speed_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//设置轴的运行速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Speed_Value.Text));
}
//加速度变化
private void Accel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//设置轴的加速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Accel_Value.Text));
}
//减速度变化
private void Decel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//设置轴的减速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Decel_Value.Text));
}
同理，负方向运动只需要将ZAux_Direct_Single_Vmove函数指令的第三个参数设置为-1（负向）使电机往负方向持续运动。
//正向持续
private void PosiTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
//单轴持续运动--正向
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, 1);
}
//正向停止
private void PosiTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
{
//单轴停止运动
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);
}
//负向持续
private void NegaTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
//单轴持续运动--负向
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, -1);
}
//负向停止
private void NegaTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
{
//单轴停止运动
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);
}
特别地，将DAC值置为0，电机停止转动；DAC值为负，电机负向转动。
private void SpeedValue_Config_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
int ret1, ret2;
//设置周期速度模式的DAC值
ret1 = zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(CSV_Value.Text));
//周期速度模式限制转矩
ret2 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(TorqueLimit_Value.Text));
if (ret1 == 0 && ret2 == 0)
{
MessageBox.Show("设置成功!", "提示");
}
else
{
MessageBox.Show("设置失败!", "提示");
}
}
CST周期力矩模式时，力矩给定要从小到大给定，驱动器内部要做好速度限制，防止飞车出现安全事故。
private void CST_Set_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret1,ret2,ret3;
//周期力矩模式设置总线轴max转矩
ret1 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(MaxTorque_Value.Text));
//周期力矩模式设置总线轴目标转矩
ret2 = zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(TargetTorque_Value.Text));
//周期力矩模式的速度限制--汇川驱动器的max限速数字字典是607Fh
ret3 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWriteAxis(g_handle, (uint)MoveAxis, 0x607F, 0, 7, Convert.ToInt32(SpeedLimit_Value.Text));
if (ret1 == 0 && ret2 == 0 && ret3 == 0)
{
MessageBox.Show("设置成功!", "提示");
}
else
{
MessageBox.Show("设置失败!", "提示");
}
}
//周期位置模式
private void CSP_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");
return;
}
//将轴类型设置成65-周期位置模式
zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 65);
//将DAC置0,防止切换成周期速度模式或周期力矩模式时出现事故
zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
//周期速度模式
private void CSV_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");
return;
}
//将轴类型设置成66-周期速度模式
zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 66);
//将DAC置0,防止切换成周期力矩模式时出现事故
zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
//周期力矩模式
private void CST_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");
return;
}
//将轴类型设置成67-周期力矩模式
zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 67);
//将DAC置0,防止切换成周期速度模式时出现事故
zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
（1）周期位置模式运行结果。
本次，正运动技术EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（三）： EtherCAT总线CSP，CSV，CST模式切换，就分享到这 里。
更多精彩内容请关注“ 正运动小助手 ”公众号，需要相关开发环境与例程代码，请咨询正运动技术销售工程师。
本文由正运动技术原创，欢迎大家转载，共同学习，一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有，如有转载请注明文章来源。
正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等等。