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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(shù)字輸入輸出，可輕松實現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。
XPCIE1032H運動控制卡集成了強大的運動控制功能，結(jié)合MotionRT7運動控制實時軟核，解決了高速高精應用中，PC Windows開發(fā)的非實時痛點，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。
XPCIE1032H運動控制卡支持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運動控制卡搭配MotionRT7運動控制實時內(nèi)核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內(nèi)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運動控制卡與MotionRT7運動控制實時內(nèi)核的配合具有以下優(yōu)勢：
1.支持多種上位機語言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫；
2.借助核內(nèi)交互，可以快速調(diào)用 運動指令，響應時間快至微秒級，比傳統(tǒng)PCI/PCIe快10倍；
3.解決傳統(tǒng)PCI/PCIe運動控制卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)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(xiàn)位置鎖存；
6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯(lián)動、混合插補。
?使用XPCIE1032H運動控制卡和MotionRT7運動控制實時內(nèi)核進行項目開發(fā)時，通常需要進行以下步驟：
1.安裝驅(qū)動程序，識別控制卡XPCIE1032H；
2.打開并執(zhí)行文件“MotionRT710.exe”，配置參數(shù)和運行運動控制實時內(nèi)核；
3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進行參數(shù)監(jiān)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(fā)，通過LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡，實現(xiàn)實時運動控制。
?與傳統(tǒng)PCI/PCIe卡和PLC的測試數(shù)據(jù)結(jié)果對比：
我們可以從測試對比結(jié)果看出，XPCIE1032H運動控制卡配合實時運動控制內(nèi)核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內(nèi)交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩(wěn)定，當測試數(shù)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
XPCIE1032H驅(qū)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(fā)（一）：驅(qū)動安裝與建立連接 。
一、C#語言進行運動控制項目開發(fā)
二、相關(guān)PC函數(shù)指令介紹
相關(guān)PC函數(shù)介紹詳情可參考“ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊 V2.1.1”。
1、硬件位置比較輸出函數(shù)介紹
2、鎖存相關(guān)指令介紹
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，效果如下。
三、相關(guān)程序及功能介紹
1.位置比較功能
（1）位置同步輸出PSO的原理與應用
PSO（position synchronized output）即位置同步輸出，本質(zhì)是通過采集實時的編碼器反饋位置（無編碼器可使用輸出的脈沖位置）與比較模式設定的位置進行比較，控制OP高速同步輸出信號，PSO示意圖如下。
PSO一般與激光器（或點膠噴射閥等設備）同步輸出信號進行相位同步，在運動軌跡的所有階段以恒定的空間（或恒定時間）間隔觸發(fā)輸出開關(guān)，包括加速、減速和勻速段，從而實現(xiàn)脈沖能量均勻地作用在被加工物體上。
PSO功能的特點是能高速且穩(wěn)定的輸出信號，因為輸出精度足夠高，所以能夠在整個運動軌跡中以固定的距離觸發(fā)輸出信號而不用考慮總體速度，即在直線部分以很快的速度運動，而在圓角部分減速的同時也能保證輸出間距恒定。
通常圓角加工部分在整個加工過程中占有比較小的部分，這樣在保證加工效果的同時，就可以最大限度地提高產(chǎn)能。
正運動的PSO功能調(diào)用ZAux_Direct_HwPswitch2函數(shù)接口實現(xiàn)，該函數(shù)采用硬件實現(xiàn)IO的高速比較輸出，響應速度達到微秒級別，故名硬件比較輸出。
（2）程序流程圖
（3）相關(guān)代碼示例
private void Button2_Click(object sender, EventArgs e) //運動按鈕
{
//更新界面參數(shù)
updata_value();
//判斷是否連接控制器
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int iret = 0;
AxisNum = 0;
//獲取軸個數(shù)
foreach (Control item in this.Controls)
if (item is CheckBox)
{
CheckBox checkBox = (CheckBox)item;
if (checkBox.CheckState == CheckState.Checked)
AxisNum++;
}
//判斷是否選擇軸
if (AxisNum == 0)
{
MessageBox.Show("沒選軸!", "提示");
return;
}
int[] axislist = new int[AxisNum];
float[] Distancelist = new float[AxisNum];
foreach (int item in axislist)
axislist[iret++] = -1;
//獲取運動的軸數(shù)組和運動距離
foreach (Control item in this.Controls)
if (item is CheckBox)
{
CheckBox checkBox = (CheckBox)item;
if (checkBox.CheckState == CheckState.Checked)
{
int axis = Convert.ToInt32(checkBox.Name.Substring(checkBox.Name.Length - 1, 1));
int index = Array.IndexOf(axislist, -1);
axislist[index] = axis;
string DistanceName = "Distance" + axis.ToString();
Distancelist[index] = float.Parse(((System.Windows.Forms.TextBox)this.Controls.Find(DistanceName, false)[0]).Text);
}
}
//初始化輸出口
for (int i = 0; i < 3; i++)
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetOp(g_handle, i, 0);
//選擇運動的軸
iret = zmcaux.ZAux_Direct_Base(g_handle, AxisNum, axislist);
//初始化運動參數(shù)
foreach (int item in axislist)
{
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, item, 100);
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, item, 100);
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, item, 2000);
iret = zmcaux.ZAux_Direct_HwPswitch2(g_handle, item, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0); //清除前面的比較輸出指令
}
iret = zmcaux.ZAux_Direct_HwTimer(g_handle, 2, 0, 0, 0, 0, 0); //關(guān)閉硬件定時器
//起點輸出口狀態(tài)設置
int tempoutstatus = 0;
if (ModePara2 == 0)
tempoutstatus = 1;
else
tempoutstatus = 0;
//硬件定時器設置
if (m_Timer_IfOpen == false)
{
iret = zmcaux.ZAux_Direct_HwTimer(g_handle, 2, m_Timer_Cycle, m_Timer_Valid, m_Timer_Num, tempoutstatus, ModePara1);
if (iret != 0)
{
string tempstr;
tempstr = "HwTimer失敗 返回值：" + iret.ToString();
MessageBox.Show(tempstr, "提示");
return;
}
}
else
{
iret = zmcaux.ZAux_Direct_HwTimer(g_handle, 0, m_Timer_Cycle, m_Timer_Valid, m_Timer_Num, tempoutstatus, ModePara1);
if (iret != 0)
{
string tempstr;
tempstr = "HwTimer失敗 返回值：" + iret.ToString();
MessageBox.Show(tempstr, "提示");
return;
}
}
//HwPswitch設置
if (m_POS_IfOpen)
{
//將比較點填入TABLE
switch (PsoMode)
{
case 1:
case 3:
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetTable(g_handle, ModePara3, ModePara4 - ModePara3 + 1, fPointPos);
break;
case 25:
case 26:
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetTable(g_handle, ModePara5, ModePara4 * 2, fPointPos);
break;
case 35:
case 36:
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetTable(g_handle, ModePara5, ModePara4 * 3, fPointPos);
break;
}
if (iret != 0)
{
string tempstr;
tempstr = "SetTable失敗 返回值：" + iret.ToString();
MessageBox.Show(tempstr, "提示");
return;
}
//初始化矢量位置
switch (PsoMode)
{
case 3:
case 4:
case 5:
case 6:
case 7: zmcaux.ZAux_Direct_SetParam(g_handle, "VECTOR_MOVED", 0, 0); break;
}
//PSO指令設置
switch (PsoMode)
{
case 1:
case 2:
case 3:
case 4:
case 5:
case 6:
iret = zmcaux.ZAux_Direct_HwPswitch2(g_handle, axislist[0], PsoMode, ModePara1, ModePara2, ModePara3, ModePara4, ModePara5, ModePara6, ModePara7, ModePara8);
break;
case 7:
case 25:
case 26:
case 35:
case 36:
iret = ZAux_Direct_HwPswitch2_2D();
break;
}
if (iret != 0)
{
string tempstr;
tempstr = "HwPswitch2失敗 返回值：" + iret.ToString();
MessageBox.Show(tempstr, "提示");
return;
}
}
else
{
iret = 0;
iret = zmcaux.ZAux_Direct_HwPswitch2(g_handle, axislist[0], 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0); //清除比較輸出指令
if (iret != 0)
{
string tempstr;
tempstr = "HwPswitch2失敗 返回值：" + iret.ToString();
MessageBox.Show(tempstr, "提示");
return;
}
}
//觸發(fā)示波器
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
//多軸插補運動
iret = zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, AxisNum, axislist, Distancelist);
}
2.鎖存功能
（1）鎖存的原理和應用
鎖存的原理是通過高速輸入口的感應來記錄當前編碼器的位置。當鎖存信號被觸發(fā)時，當前位置信息立即被捕獲到位置鎖存器中，并將前一次鎖存的位置坐標 清除。讀取鎖存位置信息時，讀取的是最后一次鎖存信號觸發(fā)時鎖存的位置信息。
鎖存一般應用于包裝，印刷，點膠，視覺飛拍等。
（2）程序流程圖
（3）相關(guān)代碼示例
private void Button1_Click(object sender, EventArgs e) //啟動鎖存
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int iret = 0;
if (m_Regist_IfOpen == false)
{
m_RegistCount = 0;
iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, m_RegistAxis, 1); //必須是編碼器軸才可以鎖存
int ReglistListSel = ComboBox1.SelectedIndex;
if (ReglistListSel >= 0 && ReglistListSel <= 3)
{
RegistMode = ReglistListSel + 1;
}
else if (ReglistListSel == 4 || ReglistListSel == 5)
{
RegistMode = 10 + ReglistListSel;
}
else if (ReglistListSel > 5 || ReglistListSel < 9)
{
RegistMode = 12 + ReglistListSel;
}
iret = zmcaux.ZAux_Direct_Regist(g_handle, m_RegistAxis, RegistMode);
timer2.Start();
//m_Regist_IfOpen 標志位變true 表示開啟了鎖存
//反轉(zhuǎn)按鈕的設置
m_Regist_IfOpen = true;
//不允許修改鎖存軸軸號
//將啟動鎖存按鈕變成停止鎖存
ComboBox1.Enabled = false;
Button1.Text = "停止鎖存";
}
else
{
timer2.Stop();
m_Regist_IfOpen = false;
ComboBox1.Enabled = true;
Button1.Text = "啟動鎖存";
DataGridView2.Rows.Clear();
}
}
四、XPCIE1032H的IO接口介紹
1.IO規(guī)格介紹
2.IO端子定義
3.端子定義表
下文內(nèi)容中效果演示就是使用高速輸出口0實現(xiàn)PSO高速輸出，高速輸入口0實現(xiàn)鎖存輸入。
4.IO接線圖
五、效果演示
根據(jù)上面的開發(fā)流程操作后，編譯運行例程。同時連接ZDevelop軟件進行調(diào)試，對運動控制的軸參數(shù)和運動情況進行監(jiān)控。
如下圖設置： LOCAL連接上控制卡后，首先開啟PSO硬件位置比較輸出功能；
第一步： 設置高速比較輸出口0，首個比較點的輸出狀態(tài)為1，設置比較軸為0。設置4個比較點，比較點坐標分別為：100，200，300，400。
第二步： 開啟開啟編碼器鎖存功能：設置鎖存軸號為0，鎖存模式為3。
第三步： 勾選運動軸號0并填上運動距離5000，最后將輸入口0和輸出口0接上。
即當軸運動到100，200，300，400時，都會觸發(fā)電平變化，并且會通過鎖存將鎖存的位置保存下來。
例程接線示意圖
參數(shù)設置示意圖
效果演示示意圖
示波器波形如下圖所示：
硬件位置比較輸出和編碼器鎖存例程講解：
完整代碼獲取地址
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本次，正運動技術(shù)硬件位置比較輸出和編碼器鎖存：EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發(fā)（六），就分享到這里。
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正運動技術(shù)專注于運動控制技術(shù)研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運動控制核心技術(shù)和實時工控軟件平臺技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。
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