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_ethercat 607a字典-程序员宅基地
技术标签： 正运动技术 工业自动化 运动控制器 EtherCAT运动控制卡 运动控制卡 开发语言
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。
图片
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与MotionRT7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。
➜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
- 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、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。
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。
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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
EtherCAT总线周期位置，周期速度，周期转矩的模式切换
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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