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皮带同步跟随:EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发(十四)
深圳市正运动技术有限公司
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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。

运动控制卡XPCIE1032H.png

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控制卡架构图.png

?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:

优势.png

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。

多种上位机开发方式.png

?使用XPCIE1032H和MotionRT7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。

运动控制项目开发.png

?与传统PCI/PCIe卡和PLC的测试数据结果对比:

核内交互数据.png

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

  • 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

一、C#语言进行运动控制项目开发

1.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。

1.png

(2)“zauxdll.dll”,“zmotion.dll”放在bin → Debug。

2.png

2.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,然后鼠标右键点击zmcaux.cs文件,点击包括在项目中。

3.png

3.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。

4.png

二、PC函数介绍

PC函数手册也在光盘资料里面,具体路径如下:“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册 V2.1.pdf”。

函数下载路径.png

指令8.png

指令11.png

指令27.png

指令228.png

三、同步跟随运动介绍

1、同步跟随运动 -- MOVESYNC

  • 此运动可以简拆成两部分组成(同步+跟随),整个过程由同步和跟随组成;
  • 同步过程:是实现追上目标并获得和目标同样的运动速度;
  • 跟随过程:是在同步过程完成后与产品保持相对静止运动的过程,在此过程中可以引用其他运动动作,以实现点胶、分拣等工艺动作。

2、同步跟随运动的重点说明

  • 同步+跟随的过程一般分为3段:加速段(同步过程)、同步段(跟随过程)、减速段(复位过程);
  • 加速时间:作用于同步过程,指示同步要在运动触发后多久完成,单位MS;
  • 匀速时间:作用于跟随过程,指示在同步运动结束后,跟随过程持续时间,单位MS,此处需要注意与加工动作耗时的搭配;如果跟随时间小于加工时间,则可能出现部分加工过程不在跟随过程完成(轨迹会出现偏差);
  • 减速时间:作用于减速度,指示加工完成回到指定位置等待下一次触发过程的归位时间,单位MS。

四、例程说明

1.C#例程界面如下。

C#例程界面.png

2.例程实现逻辑解读简图。

例程实现逻辑解读简图.png

3.在Form1的构造函数中调用接口ZAux_FastOpen(),使在系统初始化的时候自动链接控制器。

//LOCAL 链接
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 = "已链接";
        timer1.Enabled = true;
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("链接失败,请选择正确的LOCAL!");
    }
}

4.定时器运行获取锁存位置信息。

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);        //获取锁存触发次数
    m_RegistCount = (int)MarkNum[0];
    this.DataGridView2.Rows[0].Cells[1].Value = m_RegistCount.ToString();
    //显示到列表
    if (m_RegistCount > m_RegistShow)                   //锁存数量大于显示
    {
        int iNum = m_RegistCount - m_RegistShow;
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + m_RegistShow, iNum, RegistPos);        //获取锁存触发次数
        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)                             //锁存循环溢出
    {
        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);        //获取锁存触发次数
        for (int i = 0; i < iNum; i++)
        {
            this.DataGridView2.Rows[m_RegistShow + i + 1].Cells[1].Value = RegistPos[i].ToString();
        }
        m_RegistShow = 0;
    }
}

5.同步跟随线程触发并执行同步跟随动作。

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;       //当前皮带轴位置
    float[] fMakrPos = new float[2];          //当前加工产品锁存编码器的位置
    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方向跟随
    }
    else
    {
        imode = 10 + (float)(Convert.ToSingle(TextAngle.Text) / 180.0 * Math.PI);       //Y方向跟随  
    }
    while (true)
    {
        if ((m_RegistCount != 0) && (iWorkCount < iMaxNum))              //锁存 已经触发加工数量小于总锁存数
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + iWorkCount, 1, fMakrPos);    //获取当前准备加工的锁存位置
        }
        else if (iWorkCount > iMaxNum)    //锁存坐标已经溢出,数据保存在锁存前面
        {
            iWorkCount = iWorkCount - m_RegistCount;        //从下个循环开始取值
            if (iWorkCount < m_RegistCount)
            {
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + iWorkCount, 1, fMakrPos);    //获取当前准备加工的锁存位置
            }
            else
            {
                continue;
            }
        }
        //锁存事件未触发
        if (m_RegistCount == 0 || m_RegistCount == iWorkCount)
        {
            continue;
        }
        //等待传送带位置运动超过开始跟随位置
        do
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(G_CardHandle, 2, ref fPdAxisPos);            //获取当前编码轴位置
        } while (fPdAxisPos < fOffPos + fMakrPos[0]);
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[0], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步启动加速段,
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[1], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步启动匀速速段,匀速时间
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[2], 0, -1, 2, iAxisList, fWaitPos);      //结束同步走到待机位置
        int Axisidle = 0;
        do
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(G_CardHandle, iAxisList[0], ref Axisidle);            //等待主轴跟随完毕
        } while (Axisidle == 0);
        iWorkCount++;
    }
}

五、调试与运行

1.用X方向跟随(Y方向同理),输入X方向跟随参数。

参数设置.png

如下图,锁存通过输入0号触发,触发多次,将数据提供给同步跟随并触发同步跟随波形,波形图中,X跟随轴在前5S内实现同步后,与皮带轴在2S内保持相同速度相对运行,跟随结束后在5S内归位完成。

示波器波形图1.png

示波器波形图2.png

源代码下载地址.png

本次,正运动技术皮带同步跟随 :EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发(十四),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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公司名称: 深圳市正运动技术有限公司
联 系 人: 戴德弟
电  话: 0755-32976042
传  真: 0755-2606 6955
地  址: 深圳市宝安区西乡洲石路阳光工业园A1栋5楼
邮  编: 518100
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