XPCIE1032H功能簡介

　　XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運動控制卡，可選6-64軸運動控制，支持多路高速數字輸入輸出，可輕松實現多軸同步控制和高速數據傳輸。XPCIE1032H集成了強大的運動控制功能，結合MotionRT7運動控制實時軟核，解決了高速高精應用中，PC Windows開發的非實時痛點，指令交互速度比傳統的PCI/PCIe快10倍。

　　XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板載16進16出通用IO口，其中輸出口全部為高速輸出口，可配置為4路PWM輸出口或者16路高速PSO硬件比較輸出口。輸入口含有8路高速輸入口，可配置為4路高速色標鎖存或兩路編碼器輸入。

　　XPCIE1032H搭配MotionRT7實時內核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內交互，可以做到更快速的指令交互，單條指令與多條指令一次性交互時間可以達到3-5us左右。

　　?XPCIE1032H與MotionRT7實時內核的配合具有以下優勢：

　　1.支持多種上位機語言開發，所有系列產品均可調用同一套API函數庫;

　　2.借助核內交互，可以快速調用運動指令，響應時間快至微秒級，比傳統PCI/PCIe快10倍;

　　3.解決傳統PCI/PCIe運動控制卡在Windows環境下控制系統的非實時性問題;

　　4.支持一維/二維/三維PSO(高速硬件位置比較輸出)，適用于視覺飛拍、精密點膠和激光能量控制等應用;

　　5.提供高速輸入接口，便于實現位置鎖存;

　　6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯動、混合插補。

　　?使用XPCIE1032H和MotionRT7進行項目開發時，通常需要進行以下步驟：

　　1.安裝驅動程序，識別XPCIE1032H;

　　2.打開并執行文件“MotionRT710.exe”，配置參數和運行運動控制實時內核;

　　3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進行參數監控。連接時請使用PCI/LOCAL方式，并確保ZDevelop軟件版本在3.10以上;

　　4.完成控制程序開發，通過LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡，實現實時運動控制。

　　?與傳統PCI/PCIe卡和PLC的測試數據結果對比：

　　我們可以從測試對比結果看出，XPCIE1032H運動控制卡配合實時運動控制內核MotionRT7，在LOCAL鏈接(核內交互)的方式下，指令交互的效率是非常穩定，當測試數量從1w增加到10w時，單條指令交互時間與多條指令交互時間波動不大，非常適用于高速高精的應用。XPCIE1032H控制卡安裝

　　§關閉計算機電源。

　　§打開計算機機箱，選擇一條空閑的XPCIE卡槽，用螺絲刀卸下相應的擋板條。

　　§ 將運動控制卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

　　XPCIE1032H驅動安裝與建立連接參考往期文章EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發(一)：驅動安裝與建立連接。

　　一、新建C#項目(VS2022)

　　到正運動技術官網的下載中心選擇需要的平臺庫文件。

　　下載地址：http://www.zmotion.com.cn/download_list_21.html

　　解壓下載的安裝包找到 “Zmcaux.cs” ， “zauxdll.dll” ， “zmotion.dll” 放入到項目文件中。

　　1、“Zmcaux.cs”放在項目根目錄文件中，與bin目錄同級。

　　2、“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin -> Debug。

　　用vs打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點擊顯示所有，選中項目，右鍵“添加”->“現有項”，選中zmcaux.cs文件添加進在項目中。

　　雙擊Form1.cs里面的Form1，出現代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。

　　二、相關PC函數介紹相關PC函數介紹詳情可參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。

　　其他基本軸參數相關PC函數:

　　在form設計界面找到需要用到的控件拖拽到窗體中進行UI界面設計，設計效果圖如下。

　　三、相關程序以及設計思路本例程以XPLCIE1032H搭載在MotionRT7實時內核上，通過EthereCAT總線口接一個松下伺服驅動器為節點0為例子，如下圖：

　　例程配套的basic程序(總線初始化腳本文件)如下，用戶可根據實際需求配置總線節點數量，驅動器pdo等參數(例程中pdo列表配置的是18，該列表中同時包含607A-周期位置、60FF-周期速度、6071-周期力矩的數字字典，因此可以支持總線三種模式的切換)。

　　關于pdo列表的配置可以打開zbasic編程手冊，搜索DRIVE_PROFILE指令。

　　'ECAT總線初始化GLOBAL CONST BUS_TYPE = 0 '總線類型�？捎糜谏衔粰C區分當前總線類型GLOBAL CONST Bus_Slot = 0 '槽位號0(單總線控制器缺省0)GLOBAL CONST Bus_AxisStart = 0 '總線軸起始軸號GLOBAL CONST Bus_NodeNum = 1 '總線配置節點數量,用于判斷實際檢測到的從站數量是否一致GLOBAL MAX_AXISNUM '最大軸數MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0)GLOBAL Bus_InitStatus '總線初始化完成狀態Bus_InitStatus = -1GLOBAL Bus_TotalAxisnum '檢查掃描的總軸數DELAY(3000) '延時3S等待驅動器上電，不同驅動器自身上電時間不同，具體根據驅動器調整延時?"總線通訊周期：",SERVO_PERIOD,"us"Ecat_Init() '初始化ECAT總線 ENDGLOBAL SUB Ecat_Init() local Node_Num,Temp_Axis,Drive_Vender,Drive_Device,Drive_Alias RAPIDSTOP(2) for i=0 to SYS_ZFEATURE(0) - 1 '初始化還原軸類型 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) '掃描總線 if return then ?"總線掃描成功","連接從站設備數："NODE_COUNT(Bus_Slot) '判斷總線檢測數量是否為實際接線數量 if NODE_COUNT(Bus_Slot) <> Bus_NodeNum then ?"掃描節點數量與程序配置數量不一致!" ,"配置數量:"Bus_NodeNum,"檢測數量："NODE_COUNT(Bus_Slot) Bus_InitStatus = 0 '初始化失敗。報警提示 endif '開始映射軸號 for Node_Num = 0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1 '遍歷掃描到的所有從站節點 Drive_Vender = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,0) '讀取驅動器廠商 Drive_Device = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,1) '讀取設備編號 Drive_Alias = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,3) '讀取設備撥碼ID if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) <> 0 then '判斷當前節點是否有電機 for j = 0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) - 1 '根據節點帶的電機數量循環配置軸參數(針對一拖多驅動器) Temp_Axis = Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum '軸號按NODE順序分配 BASE(Temp_Axis) AXIS_ADDRESS = Bus_TotalAxisnum+1 '映射軸號 ATYPE = 65 '設置控制模式 65-位置 66-速度 67-轉矩 DRIVE_PROFILE = 18 '驅動器PDO可設置為模式18 DISABLE_GROUP(Temp_Axis) '每軸單獨分組 Bus_TotalAxisnum = Bus_TotalAxisnum+1 '總軸數+1 next endif next ?"軸號映射完成","連接總軸數："Bus_TotalAxisnum WA 200 SLOT_START(Bus_Slot) '啟動總線 if return then WDOG = 1 '使能總開關 ?"開始清除驅動器錯誤" for i = Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1 BASE(i) DRIVE_CLEAR(0) DELAY 50 ?"驅動器錯誤清除完成" DATUM(0) '清除控制器軸狀態錯誤" WA 100 '"軸使能" AXIS_ENABLE = 1 next Bus_InitStatus = 1 ?"軸使能完成" ?"總線開啟成功" else ?"總線開啟失敗" Bus_InitStatus = 0 endif else ?"總線掃描失敗" Bus_InitStatus = 0 endifENDSUB

　　1、通過LOCAL鏈接的方式鏈接到運動控制卡。

　　private void Connect_Button_Click(object sender, EventArgs e){ if (g_handle == (IntPtr)0) { DisConnect_Button_Click(sender, e); } //MotionRT7通過local連接的方式連接到控制器 zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "local", 1000, out g_handle); if (g_handle != (IntPtr)0) { this.Text = "已鏈接"; timer1.Enabled = true; //連接成功后開啟定時器 Connect_Button.BackColor = Color.Green; MessageBox.Show("鏈接成功"); } else { MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL!"); }}

　　2、選擇編輯好的BAS腳本文件下載到控制器ram(掉電不保存)。注意：下載完成之后會自動執行bas程序進行總線初始化。

　　private void BasDownLoad_Button_Click(object sender, EventArgs e){ if (g_handle == (IntPtr)0) { MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示"); } else { int tmpret = 0; string strFilePath; //顯示一個標準對話框,提示用戶打開想要選擇的bas文件 OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog(); openFileDialog1.InitialDirectory = "\\"; openFileDialog1.Filter = "配置文件(*.bas)|*.bas"; openFileDialog1.RestoreDirectory = true; openFileDialog1.FilterIndex = 1; //打開配置文件 if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK) { strFilePath = openFileDialog1.FileName; //下載到RAM,下載完成之后會自動運行一次bas程序,執行總線初始化 tmpret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 0);

　　if (tmpret != 0) { MessageBox.Show("文件下載失敗!", "提示"); } else { DownLoadFlag = true; //更新文件下載標志 MessageBox.Show("文件下載成功!", "提示"); } } }}

　　3、初始化程序執行后，通過ZAux_Direct_GetUserVar函數接口，可以讀取basic程序自定義的變量—在此案例，獲取的是總線初始化映射軸數量、總線初始化起始軸號和總線初始化完成狀態。

　　GLOBAL CONST Bus_AxisStart '總線軸起始軸號GLOBAL Bus_InitStatus '總線初始化完成狀態GLOBAL Bus_TotalAxisnum '檢查掃描的總軸數

　　使用定時器，對總線軸數量，總線起始軸號，初始化狀態等總線初始化信息進行更新。

　　private void Update_EcatInitMessage(){ //讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總軸數 zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref EcatAxisNum); //讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總線起始軸號 zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_AxisStart", ref EcatStartAxisNum); //讀取basic程序自定義變量--總線初始化的初始化狀態 zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref EcatInitStatus);

　　//刷新界面總線初始化信息 if (EcatInitStatus == 1 && DownLoadFlag == true) { BusAxisNum_Label.Text = "總線軸數量 : " + EcatAxisNum.ToString(); BusStartAxis_Label.Text = "總線起始軸 : " + EcatStartAxisNum.ToString(); InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 成功"; } else if(EcatInitStatus == 0 && DownLoadFlag == true) { BusAxisNum_Label.Text = "總線軸數量 : " + EcatAxisNum.ToString(); BusStartAxis_Label.Text = "總線起始軸 : " + EcatStartAxisNum.ToString(); InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 失敗"; } else { InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 未完成"; }}

　　4、定時器中加入ZAux_Direct_GetUnits等函數接口對軸的脈沖當量、運行速度、加速度、減速度、軸類型、DPOS、MPOS、軸狀態和軸的運動狀態進行實時的監控并反饋。

　　private void Update_AxisPara(){ int CurAxisAtype = 0; //當前軸類型 int CurAxisIdle = 0; //當前軸運動完成標志 int CurAxisStatus = 0; //當前軸狀態 float CurAxisDpos = 0; //當前軸規劃位置(DPOS) float CurAxisMpos = 0; //當前軸反饋位置(MPOS) float CurAxisUnits = 0; //當前軸脈沖當量 float CurAxisSpeed = 0; //當前軸運行速度 float CurAxisAccel = 0; //當前軸加速度 float CurAxisDecel = 0; //當前軸減速度

　　if (DownLoadFlag == true) { //更新當前運動的軸 MoveAxis = Convert.ToInt32(AxisNum_Value.Text); //讀取當前軸的脈沖當量 zmcaux.ZAux_Direct_GetUnits(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisUnits); //讀取當前軸的運行速度 zmcaux.ZAux_Direct_GetSpeed(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisSpeed); //讀取當前軸的加速度 zmcaux.ZAux_Direct_GetAccel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAccel); //讀取當前軸的減速度 zmcaux.ZAux_Direct_GetDecel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDecel); //讀取當前軸的軸類型 zmcaux.ZAux_Direct_GetAtype(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAtype); //讀取當前軸的規劃位置(DPOS) zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDpos); //讀取當前軸的反饋位置(MPOS) zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisMpos); //讀取當前軸是否運動完成 zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisIdle); //讀取當前軸的軸狀態 zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisStatus(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisStatus);

　　//刷新界面的軸參數信息 DPOS_Label.Text = "DPOS位置: " + CurAxisDpos; MPOS_Label.Text = "MPOS位置: " + CurAxisMpos; AxisState_Label.Text = "軸 狀 態: " + CurAxisStatus; //運動結束信息刷新 if (CurAxisIdle == 0) { Idle_Label.Text = "運動狀態: 運動中"; } else { Idle_Label.Text = "運動狀態: 停止中"; } //軸類型信息刷新 if (CurAxisAtype == 65) { AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 65(CSP)"; } else if (CurAxisAtype == 66) { AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 66(CSV)"; } else if (CurAxisAtype == 67) { AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 67(CST)"; } else { AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: " + CurAxisAtype; } } }

　　5、當PDO包含607A時，ATYPE可設置為65，周期位置模式，此時使用運動指令控制電機運動。

　　通過文本控件的TextChanged(更改text屬性引發的事件)事件，設置軸的脈沖當量、運行速度、加速度、減速度參數。

　　//脈沖當量變化private void Units_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e){ //設置軸的脈沖當量 zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Units_Value.Text));}//運行速度變化private void Speed_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e){ //設置軸的運行速度 zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Speed_Value.Text));}//加速度變化private void Accel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e){ //設置軸的加速度 zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Accel_Value.Text));}//減速度變化private void Decel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e){ //設置軸的減速度 zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Decel_Value.Text));}

　　軸的基本參數設置完成后，可以通過按鈕控件的MouseDown(鼠標在組件上方并按下時發生)事件，調用單軸持續運動的函數ZAux_Direct_Single_Vmove指令，函數第三個參數設置為1(正向)使電機往正方向持續運動;通過按鈕控件的MouseUp(鼠標在組件上方并釋放時發生)事件，調用單軸停止運動的函數指令ZAux_Direct_Single_Cancel，使電機運動停止。

　　同理，負方向運動只需要將ZAux_Direct_Single_Vmove函數指令的第三個參數設置為-1(負向)使電機往負方向持續運動。

　　//正向持續private void PosiTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e){ //單軸持續運動--正向 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, 1);}//正向停止private void PosiTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e){ //單軸停止運動 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);}//負向持續private void NegaTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e){ //單軸持續運動--負向 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, -1);}//負向停止private void NegaTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e){ //單軸停止運動 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);}

　　6、當PDO包含60FF時，ATYPE可設置為66，周期速度模式，限制最大力矩。使用DAC指令控制電機以設置值的速度運行，速度單位有兩個，脈沖數/S和R/MIN，有驅動器確定，使用時先給較小的數值，觀察電機速度情況，再加大。特別地，將DAC值置為0，電機停止轉動;DAC值為負，電機負向轉動。

　　private void SpeedValue_Config_Button_Click(object sender, EventArgs e){ int ret1, ret2; //設置周期速度模式的DAC值 ret1 = zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(CSV_Value.Text)); //周期速度模式限制轉矩 ret2 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(TorqueLimit_Value.Text)); if (ret1 == 0 && ret2 == 0) { MessageBox.Show("設置成功!", "提示"); } else { MessageBox.Show("設置失敗!", "提示"); }}

　　7、當PDO包含6071時，ATYPE可設置為67，周期力矩模式，限制最大速度。此時使用DAC指令控制電機以設置值的力矩運行，DAC值范圍0-1000，對應0-100%的6071設置值，比如DAC=10，此時電機力矩=1%的6071值。特別地，將DAC值置為0，電機停止轉動;DAC值為負，電機負向轉動。

　　CST周期力矩模式時，力矩給定要從小到大給定，驅動器內部要做好速度限制，防止飛車出現安全事故。

　　private void CST_Set_Button_Click(object sender, EventArgs e){ if (g_handle == (IntPtr)0) { MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示"); return; } int ret1,ret2,ret3; //周期力矩模式設置總線軸最大轉矩 ret1 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(MaxTorque_Value.Text)); //周期力矩模式設置總線軸目標轉矩 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--匯川驅動器的最大限速數字字典是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("設置成功!", "提示"); } else { MessageBox.Show("設置失敗!", "提示"); }}

　　8、通過單選框控件的CheckedChanged(checked屬性更改時發生的事件)事件，對切換的模式進行軸類型的設置，并將DAC置0，防止實際加工情況時事故的發生。

　　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過SDO讀寫驅動器參數的。

　　//周期位置模式private void CSP_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e){ if (g_handle == (IntPtr)0) { MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示"); return; } //將軸類型設置成65-周期位置模式 zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 65); //將DAC置0,防止切換成周期速度模式或周期力矩模式時出現事故 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("未鏈接到控制器!", "提示"); return; } //將軸類型設置成66-周期速度模式 zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 66); //將DAC置0,防止切換成周期力矩模式時出現事故 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("未鏈接到控制器!", "提示"); return; } //將軸類型設置成67-周期力矩模式 zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 67); //將DAC置0,防止切換成周期速度模式時出現事故 zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);}

　　四、運行效果1、運行效果如下圖所示

　　(1)周期位置模式運行結果。

　　(2)周期速度模式運行結果。

       (3)周期力矩模式運行結果。

完整代碼獲取地址

▼

　　本次，正運動技術EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發(三)：EtherCAT總線CSP，CSV，CST模式切換，就分享到這里。

　　更多精彩內容請關注“正運動小助手”公眾號，需要相關開發環境與例程代碼，請咨詢正運動技術銷售工程師：400-089-8936。

　　本文由正運動技術原創，歡迎大家轉載，共同學習，一起提高中國智能制造水平。文章版權歸正運動技術所有，如有轉載請注明文章來源。