本文导读
今天，正运动小助手给大家分享一下6轴步进光栅尺全闭环的EtherCAT运动控制器之ZMC432CL-V2的硬件接口与功能。
一、ZMC432CL-V2产品简介
ZMC432CL-V2高性能多轴运动控制器是一款兼容EtherCAT总线和脉冲型的独立式运动控制器，具备高速实时反馈功能，支持脉冲全闭环控制，能够实现高精度、高响应速度的运动控制。高精度定位，有效消除机械传动误差，满足高精密加工场景应用要求。
1.ZMC432CL-V2硬件功能
（1）丰富的运动控制功能：支持直线、圆弧、空间圆弧、螺旋插补等。
（2）硬件接口丰富：支持脉冲轴（带编码器反馈）和EtherCAT总线轴，具备24路输入和12路输出的通用IO，部分为高速IO，2路模拟量输出(DA)。
（3）EtherCAT刷新周期最快达250us，满足高速通信需求。
（4）支持4通道硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出，适用于多通道视觉飞拍等场合。
（5）支持掉电检测、掉电存储，多种程序加密方式，能够有效防止系统故障，保护项目工程文件数据，并提高系统的可靠性。
（6）通过纯国产IDE开发环境RTSys进行项目开发，可实时仿真、在线跟踪以及诊断与调试，简便易用，支持多种高级上位机语言联合编程进行二次开发。
更多关于ZMC432CL-V2详情介绍点击→步进控制的光栅尺全闭环解决方案：32轴EtherCAT总线运动控制器ZMC432CL-V2。
二、硬件接口
三、硬件接线
1.数字量输入口IN接线
输入口通用接线图
输入口单端编码器接线图
2.数字量输出口接线
输出口通用接线图
输出口单端脉冲轴接线图
四、脉冲全闭环应用
1.使用现成的API开发
2.步进电机的外置光栅尺全闭环解决方案
①ZMC4系列高效的网口读写，PCIe/PCI系列卡可共享内存接口（共享内存的批量读写3-5us）
②内置反向间隙补偿，双向螺距补偿，2D平面补偿等
③可以同时支持脉冲轴和EtherCAT轴运动混合使用
④开放的PT/PVT接口客户可自定义加减速算法的二次编程
3.脉冲全闭环接线
全闭环运动控制器产生相应的控制信号，发送到步进驱动器来驱动电机运动，同时负责接收来自光栅尺的反馈信号，并与预设的目标值进行比较。
步进驱动器接收来自控制器的控制信号，并将其转换为角位移去驱动电机。步进驱动器能够精确控制电机的步进角度和速度，从而实现高精度的运动控制。
光栅尺用于实时监测物体的位置和运动状态。在脉冲全闭环系统中，光栅尺通常被安装在电机的运动部件上，以测量其实际位置。
脉冲全闭环运动控制系统，具备外部光栅尺的全闭环位置反馈，实时纠正平台机械传动误差，通过实时反馈，确保步进系统的高精度闭环与加工精度。
ZMC432CL-V2控制器脉冲轴Axis0~Axis5都可以支持脉冲发送DPOS与编码器反馈MPOS，也可以通过参数设置实现脉冲发送与编码器反馈的实时全闭环。
五、步进驱动器接口接线
1.ZMC432CL-V2与步进驱动器接线(差分接法)
2.ZMC432CL-V2与步进驱动器接线(单端共阳极接法)
六、光栅尺的接口接线
1.ZMC432CL-V2与增量式光栅尺接线(差分接法)
2.ZMC432CL-V2与绝对值光栅尺接线
七、脉冲全闭环测试代码
测试程序如下：
'/************************************************************
'任务编号： 无
'函数功能： 系统初始化
'Input： 无
'Output： 无
'返回值： 无
'备注： 无
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysInit()
'测试固件信息
'?"测试固件信息： ver 24.8.28 : "version_build, "SERVO_PERIOD: "SERVO_PERIOD
'轴分配
GLOBAL CONST TestAxisId=5
'线程分配
GLOBAL CONST IntCycleTask=1
GLOBAL CONST OtherTask=2
'其他变量
GLOBAL gvCLStstus,gv_HandMode
GLOBAL gv_P,gv_I,gv_D
GLOBAL gv_VF,gv_AF,gv_OV
'轴初始化参数
GLOBAL gv_Speed,gv_Accel,gv_Decel
GLOBAL gv_Sramp,gv_Inch
GLOBAL gv_Units
GLOBAL gv_mpos,gv_input
GLOBAL VpMode
'*********************轴参数初始化*********************
gv_Units=100
gv_mpos =4000
gv_input=-20043
gvCLStstus=0
gv_Speed=10
gv_Accel=100
gv_Decel=100
gv_Sramp=0
gv_Inch=1
gv_HandMode=0
VpMode=0
'**********************系统初始化**********************
RAPIDSTOP(2) '停止所有轴
WAIT IDLE
DELAY(100)
DATUM(0) '清除轴报警
WAIT IDLE
'**********************轴参数初始化*********************
BASE(TestAxisId)
'关闭闭环功能
SERVO=OFF
ENCODER_SERVO=OFF
'关闭闭环功能后要远程ATYPE从0到4的切换
ATYPE = 0
DELAY(100)
ATYPE = 4
'轴坐标清零
DPOS=0
MPOS=0
'更新轴参数
UpDataAxisPara()
'更新PID参数
UpDatePid(0)
ENDSUB
'/************************************************************
'任务编号： 无
'函数功能： Hmi扫描函数
'Input： 无
'Output： 无
'返回值： 无
'备注： 无
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysScan()
'更新闭环状态
IF SERVO(TestAxisId) = ON AND ENCODER_SERVO(TestAxisId)=ON THEN
gvCLStstus=1
ELSE
gvCLStstus=0
ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************
'任务编号： 无
'函数功能： 轴参数设置
'Input： 无
'Output： 无
'返回值： 无
'备注： 无
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDataAxisPara()
BASE(TestAxisId)
UNITS = gv_Units
ENCODER_RATIO (gv_mpos,gv_input)
VP_MODE = VpMode
SPEED = gv_Speed '更新轴速度
ACCEL = gv_Accel '更新轴加速度
DECEL = gv_DEcel '更新轴减速度
SRAMP = gv_Sramp '设置S曲线时间
MERGE = ON '打开连续插补功能
FS_LIMIT = 10000 '正向软限位
RS_LIMIT = -10000 '负向软限位
FE_LIMIT= 500 '设置最大随动误差
FE_RANGE = 500 '报警时随动误差
ENDSUB
'更新闭环状态
'/************************************************************
'任务编号： 无
'函数功能： Pid参数更新
'Input： 无
'Output： 无
'返回值： 无
'备注： VR(0-10)
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDatePid(Dir)
IF Dir=0 THEN
IF VR(0)=1314 THEN
gv_P = VR(1) 'P:比例增益
gv_I = VR(2) 'I:积分增益
gv_D = VR(3) 'D:微分增益
gv_VF =VR(4) '速度反馈的前馈增益
gv_AF =VR(5) '加速度反馈的前馈增益
gv_OV =VR(6)
ELSE
gv_P = 100 'P:比例增益
gv_I = 50 'I:积分增益
gv_D = 50 'D:微分增益
gv_VF = 1000 '速度反馈的前馈增益
gv_AF = 2000 '加速度反馈的前馈增益
gv_OV = 0
'数据更新到VR
TABLE(1,gv_P,gv_I,gv_D,gv_VF,gv_AF,gv_OV)
Local lv_i
VR(0)=1314
FOR lv_i=1 to 6
VR(lv_i) = TABLE(lv_i)
NEXT
ENDIF
ELSE
VR(0)=0
VR(1) = gv_P 'P:比例增益
VR(2) = gv_I 'I:积分增益
VR(3) = gv_D 'D:微分增益
VR(4) = gv_VF '速度反馈的前馈增益
VR(5) = gv_AF '加速度反馈的前馈增益
VR(6) = gv_OV
VR(0) = 1314
TRACE "PID参数保存成功"
ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************'
任务编号： 无
'函数功能： 全闭环功能切换
'Input： 无
'Output： 无
'返回值： 无
'备注： 无
'*************************************************************/
GLOBAL SUB ClosedLoop(Mode)
IF Mode=0 THEN
IF gvCLStstus= 0 THEN
'配置脉冲轴TestAxisId为全闭环的功能
'配置PID参数
BASE(TestAxisId)
P_Gain = gv_P 'P:比例增益
I_GAIN = gv_I 'I:积分增益
D_GAIN = gv_D 'D:微分增益
VFF_GAIN = gv_VF '速度反馈的前馈增益
AFF_GAIN = gv_AF '加速度反馈的前馈增益
OV_GAIN = gv_OV '速度增益
'打开闭环功能
AXIS_ENABLE=1
ENCODER_SERVO = ON '0-不开启(缺省). 1-开启闭环功能
'重要，打开servo之前打开encoder_servo后
'要完成一次atype由0变为4的切换，否则会报axis:0 config not support Servo.
'无法打开闭环控制，原因未知
ATYPE = 0
DELAY(20)
ATYPE = 4 '脉冲输出+正交编码反馈
SERVO = ON '0-不开启(缺省). 1-开启闭环功能
DELAY(20)
IF SERVO = ON THEN
?"闭环参数配置完成，闭环控制已打开,使用move指令移动，并在示波器中监测运动参数。"
ELSE
?"闭环参数配置完成，闭环控制打开失败，请检查轴配置。"
ENDIF
ELSE
BASE(TestAxisId)
SERVO = OFF
ENCODER_SERVO = OFF
'关闭ENCODER_SERVO后需要完成一次 ATYPE从0到4的切换，保证闭环功能完全关闭
ATYPE = 0
DELAY(100)
ATYPE = 4
?"已关闭闭环控制开关（switch），使用开环移动"
ENDIF
ELSEIF gvCLStstus=1 THEN
'配置脉冲轴TestAxisId为全闭环的功能
BASE(TestAxisId)
P_Gain = gv_P 'P:比例增益
I_GAIN = gv_I 'I:积分增益
D_GAIN = gv_D 'D:微分增益
VFF_GAIN = gv_VF '速度反馈的前馈增益
AFF_GAIN = gv_AF '加速度反馈的前馈增益
OV_GAIN = gv_OV '速度增益
?"PID参数已更新 "
ENDIF
ENDSUB
测试结果：
本次，正运动技术步进的光栅尺全闭环EtherCAT运动控制器ZMC432CL-V2（一）：硬件接口介绍，就分享到这里。
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