一.硬件介绍

PCIE464运动控制卡是正运动推出的一款EtherCAT总线+脉冲型、PCIE接口式的运动控制卡，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。

PCIE464运动控制卡适合于多轴点位运动、插补运动、轨迹规划、手轮控制、编码器位置检测、IO控制、位置锁存等功能的应用。

PCIE464运动控制卡适用于3C电子加工、检测设备、半导体设备、SMT加工、激光加工、光通讯设备、锂电及光伏设备、以及非标自动化设备等高速高精应用场合。

PCIE4系列控制卡的应用程序可以使用VC，VB，VS，C++，C#等软件开发，程序运行时需要动态库zmotion.dll，调试时可以将RTSys软件同时连接控制器，从而方便调试、方便观察。

更多关于PCIE464的详情介绍，点击“PCIE464 — 高速高精，超高实时性的PCIe EtherCAT实时运动控制卡”查看。

二.接线参考

1.IN数字量输入接口

数字输入分布在J400（IN0-IN7）和X400（IN8-IN39）信号接口中。

2.OUT数字量输出接口

数字输出分布在J400（OUT0-7）和X400（OUT8-OUT39）信号接口中。

3.单端编码器及单端脉冲接线

单端脉冲接线图

差分脉冲接线图

单端编码器接线图

差分编码器接线图

注：PCIE464的J400接口中有一个差分脉冲轴接口和三个单端脉冲轴接口，两个差分编码器接口（其中一个与差分脉冲轴接口复用，取决于固件设定）和两个单端编码器接口，具体引脚定义参见PCIE464硬件手册。

三.使用运动缓冲实现同步/提前/延时开关胶

1.运动缓冲

ZMotion运动控制器具有多级的运动缓冲，并且遵循先进先出原则。当运动缓冲开启的时候，程序在扫描识别到程序任务的第一条运动指令时，将运动指令分配到指定轴的运动缓冲区，电机开始运动，此时程序继续向下扫描到第二条运动指令时，再往运动缓冲区中存，在不断扫描存入运动指令的同时，从运动缓冲区中依次取出运动指令执行。

运动缓冲原理参考下图：

①MTYPE，NTYPE分别是当前运行的运动指令类型和MTYPE后面的第一条指令类型。

②任意一段程序的运动指令都可以进入任意轴的运动缓冲区，由轴号指定。

③每个轴的运动缓冲区都是独立的，互不干扰。

如下图：当运动缓冲区还有空间，运动指令就会进入运动缓冲区。然后可以通过MOVE_MARK设置标识，表示下一条要调用的运动指令的MARK标号，这个标号会和运动指令一起写入运动缓冲。等指令执行完成后，则退出运动缓冲区，之前的下一条指令变成正在运动指令，循环往复，直到缓冲区没有指令去执行。

缓冲多条运动指令时，为了判断当前运动执行到哪一条，提供MOVE_MARK运动标号和MOVE_CURMARK当前运动标号指令。

MOVE_MARK运动标号每扫描一条运动指令+1。

MOVE_CURMARK指令为当前运动的标号，提示当前运动到第几条运动指令，所有运动完成后为-1。

当前运动完成后会自动执行运动缓冲区内的下一条运动。运动指令全部执行完后，运动缓冲区为空，或者使用CANCEL/RAPIDSTOP指令清空运动缓冲区。

2.使用到的运动缓冲指令以及Basic效果演示

在点胶的应用场景中，运动控制系统需要精准调节点胶阀开闭时机与针头运动轨迹，通过开胶延时，关胶延时，提前关胶等参数，确保胶量精准可控，满足工艺要求。

正运动技术提供了MOVE_OP等运动缓冲中控制输出的指令，用来实现点胶工艺中的同步/提前/延时开关胶功能。

（1）运动缓冲开关OP指令（MOVE_OP -- 缓冲输出）

MOVE_OP指令和MOVE/MOVEABS等指令一样属于运动指令，属于只操作I/O的特殊运动指令，并不会阻塞后续运动指令的执行。

MOVE_OP指令与MOVE/MOVEABS等缓冲运动指令配合时可以实现在运动过程中指定位置同步开关胶。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如点胶XY轴
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'开胶点100,100
'XY走轨迹	
MOVE_OP(0,ON)	
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)'关胶点
MOVE_OP(0,OFF)	
MOVEABS(0,0)

可以看到xy插补的时候，先运动到100，100打开OP，走完一个长方形轨迹后，再到100，100的位置关闭OP。

（2）MOVE_OP精准输出模式

实际点胶应用中有时精度要求比较高，用普通MOVEOP是比较指令位置(DPOS)满足不了要求，这时候我们需要开启MOVEOP精准模式。

开启精准模式后，MOVEOP执行时会在缓冲比较编码器位置(MPOS)到达前一条运动的目标位置再输出。

能够开启精准模式的OP需要硬件支持，一般4系列有4个通道可以用于精准输出，部分型号有8个，不同型号支持的通道数可以咨询正运动厂家。

Basic演示:

BASE(0,1)	 '依次例如点胶XY轴
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)AXIS_ZSET = 19		'主轴设置精准输出模式
'XY走轨迹
MOVEABS(100,100)
'关胶点100，100
MOVE_OP(0,ON)	
MOVEABS(300,400)
'关胶点300，400
MOVE_OP(0,OFF)

设置插补主轴AXIS_ZSET=19开启MOVEOP精准模式。

（3）使用MOVEOP_ADIST设置提前/滞后一定距离开关胶

通过设置矢量距离来控制提前滞后开关胶，设置正数会比缺省输出位置（MOVE_OP上一条运动指令的目标位置）提前指定矢量距离，设置负数则延后指定矢量距离。可以由AXIS_ZSET来启动精准输出，同MOVE_OP精准，比较反馈位置。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如点胶XY轴
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'开胶点100,100
'XY走轨迹
MOVEOP_ADIST = －50	'滞后50mm打开	
MOVE_OP(0,ON)
MOVEOP_ADIST = 0		
MOVE_OP(1,ON)
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)
'关胶点
MOVEOP_ADIST = 50	'提前50mm关闭
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_ADIST = 0			
MOVE_OP(1,OFF)
MOVEABS(0,0)

设置OP1开关不做提前延后设置与OP0进行对比，可以看到OP0根据程序设置滞后50mm打开，提前50mm关闭了。

（4）使用MOVEOP_AHEADMS设置提前开关胶时间和MOVEOP_DELAY设置延后开关胶时间

注意MOVEOP_DELAY指令的效果受到轴FE的影响，若要忽略该影响，单纯验证指令功能，可以把ATYPE设置成0或者1去测试。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如点胶XY轴
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
AXIS_ZSET = 19		'主轴设置精准输出模式
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'开胶点100,100
'XY走轨迹
MOVEOP_DELAY = 100	'滞后50ms打开
MOVEOP_AHEADMS = 0
MOVE_OP(0,ON)
MOVEOP_DELAY = 0
MOVEOP_AHEADMS = 0		
MOVE_OP(1,ON)		'OP1对比
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)
'关胶点
MOVEOP_DELAY = 0	
MOVEOP_AHEADMS = 100	'提前50ms打开
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_DELAY = 0	
MOVEOP_AHEADMS = 0		
MOVE_OP(1,OFF)		'OP1对比
MOVEABS(0,0)

同样设置OP1开关不做提前延后设置与OP0进行对比，可以看到OP0根据程序设置滞后100ms打开，提前100ms关闭了。

3.流程总结

四.C#编程进行运动控制项目开发

1.在VS2010菜单“文件”→“新建”→“项目”，启动创建项目向导。

2.选择开发语言为“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗体应用程序。

3.找到厂家提供的光盘资料里面的C#函数库，路径如下（32位库为例）。

（1）进入厂商提供的光盘资料找到“04PC函数”文件夹，并点击进入。

（2）选择“01PC函数库2.1”文件夹。

（3）选择“Windows平台”文件夹。

（4）选择“C#”文件夹。

（5）根据需要选择对应的函数库，这里选择32位库。

4.将厂商提供的C#的库文件以及相关文件复制到新建的项目中。

（1）将zmcaux.cs文件复制到新建的项目里面中。

（2）将zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夹中。

5.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。

6.至此，项目新建完成，可进行C#项目开发。

五.相关PC函数

由于函数库未封装对应MOVEOP_ADIST / MOVEOP_AHEADMS / MOVEOP_DELAY的函数，所以需要用ZAux_DirectCommand来发送对应Basic指令。

C#主体代码:

private void auto_move()
{
    ThreadFlag = true;
    zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_AutoSpeed.Text));
    zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_AutoAccel.Text));
    zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_AutoDecel.Text));
    string cmdbuff = "AXIS_ZSET(0) = 19  ";
    UInt32 uiResponseLength = 2048;
    StringBuilder psResponse = new StringBuilder((Int32)uiResponseLength);
    Int32 iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);       //设置主轴开启精准输出模式
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 2, new int[] { 0,1}, new float[] { 0, 0 });//走到零位
    while (true)
    {
         if (checkFrameAxisIdleState() == true) break;
     }
    zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
    //相对运动走轨迹
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, -35});        //走到开胶点
    cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = 0";
    iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    if (!ifTimeControl)        //距离控制
    {
        cmdbuff = "MOVEOP_ADIST = " + C_OpenDis.Text;
        iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
    else
    {
        if (Convert.ToSingle(C_OpenTime.Text) > 0)     //提前
        {
            cmdbuff = "MOVEOP_AHEADMS = " + C_OpenTime.Text;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
        else     //滞后
        {
            string T_Value = (-Convert.ToSingle(C_OpenTime.Text)).ToString();   //moveop_delay滞后需要正值
            cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = " + T_Value;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
    }
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(g_handle, 0, 0, 1);
    //测试走点胶轨迹
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 50, 0});
    //iresult = zmcaux.ZAux_Direct_MSpherical(g_handle, virAxisList.Length, virAxisList, 0, 100, 0, 50, 50, 0, mSphericalMode, 5, 90);
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 70 });
    //iresult = zmcaux.ZAux_Direct_MSpherical(g_handle, virAxisList.Length, virAxisList, 0, -100, 0, -50, -50, 0, mSphericalMode, 5, 90);
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { -100, 0 });
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, -70});
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 50,0 });     //走到关胶点
    //zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 35 });         //走到关胶点
    cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = 0";
    iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    if (!ifTimeControl)        //距离控制
    {
        cmdbuff = "MOVEOP_ADIST = " + C_CloseDis.Text;
        iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
    else
    {
        if (Convert.ToSingle(C_CloseTime.Text) > 0)     //提前
        {
            cmdbuff = "MOVEOP_AHEADMS = " + C_CloseTime.Text;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
        else     //滞后
        {
            string T_Value = (-Convert.ToSingle(C_CloseTime.Text)).ToString();   //moveop_delay滞后需要正值
            cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = " + T_Value;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
    }
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(g_handle, 0, 0, 0);
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 0 });         //走到零位
}

六.效果演示

下面以C#代码跑测试和RTSys示波器抓取波形分析。

1.同步输出效果:

2.距离控制提前滞后输出效果:

3.时间控制提前滞后效果:

视频讲解可点击→“PCIe EtherCAT实时运动控制卡PCIE464点胶工艺中的同步提前延时开关胶”查看。

完整代码获取地址

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本次，正运动技术PCIe EtherCAT实时运动控制卡PCIE464点胶工艺中的同步/提前/延时开关胶，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。