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XPCIE1032H功能简介
XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡，可选6-64轴运动控制，支持多路高速数字输入输出，可轻松实现多轴同步控制和高速数据传输。
XPCIE1032H运动控制卡集成了强大的运动控制功能，结合MotionRT7运动控制实时软核，解决了高速高精应用中，PC Windows开发的非实时痛点，指令交互速度比传统的PCI/PCIe快10倍。
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：
我们可以从测试对比结果看出，XPCIE1032H运动控制卡配合实时运动控制内核MotionRT7，在LOCAL链接（核内交互）的方式下，指令交互的效率是非常稳定，当测试数量从1w增加到10w时，单条指令交互时间与多条指令交互时间波动不大，非常适用于高速高精的应用。
XPCIE1032H控制卡安装
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 。
一、新建C#项目（VS2022）
到正运动技术官网的下载中心选择需要的平台库文件。
下载地址： http://www.zmotion.com.cn/download_list_21.html
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。
2、“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin -> Debug。
用vs打开新建的项目文件，在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有，选中项目，右键“添加”->“现有项”，选中zmcaux.cs文件添加进在项目中。
双击Form1.cs里面的Form1，出现代码编辑界面，在文件开头写入using cszmcaux，并声明控制器句柄g_handle。
二、相关PC函数介绍
相关PC函数介绍详情可参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。
其他基本轴参数相关PC函数:
在form设计界面找到需要用到的控件拖拽到窗体中进行UI界面设计，设计效果图如下。
三、相关程序以及设计思路
本例程以XPLCIE1032H搭载在MotionRT7实时内核上，通过EthereCAT总线口接一个松下伺服驱动器为节点0为例子，如下图：
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 '最大轴数
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！");
}
}
2、选择编辑好的BAS脚本文件下载到控制器ram（掉电不保存）。
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));
}
轴的基本参数设置完成后，可以通过按钮控件的MouseDown（鼠标在组件上方并按下时发生）事件，调用单轴持续运动的函数ZAux_Direct_Single_Vmove指令，函数第三个参数设置为1（正向）使电机往正方向持续运动；
通过按钮控件的MouseUp（鼠标在组件上方并释放时发生）事件，调用单轴停止运动的函数指令ZAux_Direct_Single_Cancel，使电机运动停止。
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);
}
6、当PDO包含60FF时，ATYPE可设置为66，周期速度模式，限制最大力矩。使用DAC指令控制电机以设置值的速度运行，速度单位有两个，脉冲数/S和R/MIN，有驱动器确定，使用时先给较小的数值，观察电机速度情况，再加大。
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");
}
}
7、当PDO包含6071时，ATYPE可设置为67，周期力矩模式，限制最大速度。此时使用DAC指令控制电机以设置值的力矩运行，DAC值范围0-1000，对应0-100%的6071设置值，比如DAC=10，此时电机力矩=1%的6071值。
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。
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最大转矩
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--汇川驱动器的最大限速数字字典是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");
}
}
8、通过单选框控件的CheckedChanged（checked属性更改时发生的事件）事件，对切换的模式进行轴类型的设置，并将DAC置0，防止实际加工情况时事故的发生。
速度模式下限制最大力矩，力矩模式下限制最大速度一般都是通过SDO读写驱动器参数的。
//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);
}
四、运行效果
1、 运行效果如下图所示
（1）周期位置模式运行结果。
（2）周期速度模式运行结果。
（3）周期力矩模式运行结果。
2、视频讲解
完整代码获取地址
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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。
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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，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。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。
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