一.硬件介紹
PCIE464運(yùn)動控制卡是正運(yùn)動推出的一款EtherCAT總線+脈沖型、PCIE接口式的運(yùn)動控制卡，可選6-64軸運(yùn)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。
PCIE464運(yùn)動控制卡適合于多軸點位運(yùn)動、插補(bǔ)運(yùn)動、軌跡規(guī)劃、手輪控制、編碼器位置檢測、IO控制、位置鎖存等功能的應(yīng)用。
PCIE464運(yùn)動控制卡適用于3C電子加工、檢測設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)備、SMT加工、激光加工、光通訊設(shè)備、鋰電及光伏設(shè)備、以及非標(biāo)自動化設(shè)備等高速高精應(yīng)用場合。
PCIE4系列控制卡的應(yīng)用程序可以使用VC，VB，VS，C++，C#等軟件開發(fā)，程序運(yùn)行時需要動態(tài)庫zmotion.dll，調(diào)試時可以將RTSys軟件同時連接控制器，從而方便調(diào)試、方便觀察。
更多關(guān)于PCIE464的詳情介紹，點擊“PCIE464 — 高速高精，超高實時性的PCIe EtherCAT實時運(yùn)動控制卡”查看。
二.接線參考
1.IN數(shù)字量輸入接口
數(shù)字輸入分布在J400（IN0-IN7）和X400（IN8-IN39）信號接口中。
2.OUT數(shù)字量輸出接口
數(shù)字輸出分布在J400（OUT0-7）和X400（OUT8-OUT39）信號接口中。
3.單端編碼器及單端脈沖接線
單端脈沖接線圖
差分脈沖接線圖
單端編碼器接線圖
差分編碼器接線圖
注：PCIE464的J400接口中有一個差分脈沖軸接口和三個單端脈沖軸接口，兩個差分編碼器接口（其中一個與差分脈沖軸接口復(fù)用，取決于固件設(shè)定）和兩個單端編碼器接口，具體引腳定義參見PCIE464硬件手冊。
三.使用運(yùn)動緩沖實現(xiàn)同步/提前/延時開關(guān)膠
1.運(yùn)動緩沖
ZMotion運(yùn)動控制器具有多級的運(yùn)動緩沖，并且遵循先進(jìn)先出原則。當(dāng)運(yùn)動緩沖開啟的時候，程序在掃描識別到程序任務(wù)的第一條運(yùn)動指令時，將運(yùn)動指令分配到指定軸的運(yùn)動緩沖區(qū)，電機(jī)開始運(yùn)動，此時程序繼續(xù)向下掃描到第二條運(yùn)動指令時，再往運(yùn)動緩沖區(qū)中存，在不斷掃描存入運(yùn)動指令的同時，從運(yùn)動緩沖區(qū)中依次取出運(yùn)動指令執(zhí)行。
運(yùn)動緩沖原理參考下圖：
①M(fèi)TYPE，NTYPE分別是當(dāng)前運(yùn)行的運(yùn)動指令類型和MTYPE后面的第一條指令類型。
②任意一段程序的運(yùn)動指令都可以進(jìn)入任意軸的運(yùn)動緩沖區(qū)，由軸號指定。
③每個軸的運(yùn)動緩沖區(qū)都是獨(dú)立的，互不干擾。
如下圖：當(dāng)運(yùn)動緩沖區(qū)還有空間，運(yùn)動指令就會進(jìn)入運(yùn)動緩沖區(qū)。然后可以通過MOVE_MARK設(shè)置標(biāo)識，表示下一條要調(diào)用的運(yùn)動指令的MARK標(biāo)號，這個標(biāo)號會和運(yùn)動指令一起寫入運(yùn)動緩沖。等指令執(zhí)行完成后，則退出運(yùn)動緩沖區(qū)，之前的下一條指令變成正在運(yùn)動指令，循環(huán)往復(fù)，直到緩沖區(qū)沒有指令去執(zhí)行。
緩沖多條運(yùn)動指令時，為了判斷當(dāng)前運(yùn)動執(zhí)行到哪一條，提供MOVE_MARK運(yùn)動標(biāo)號和MOVE_CURMARK當(dāng)前運(yùn)動標(biāo)號指令。
MOVE_MARK運(yùn)動標(biāo)號每掃描一條運(yùn)動指令+1。
MOVE_CURMARK指令為當(dāng)前運(yùn)動的標(biāo)號，提示當(dāng)前運(yùn)動到第幾條運(yùn)動指令，所有運(yùn)動完成后為-1。
當(dāng)前運(yùn)動完成后會自動執(zhí)行運(yùn)動緩沖區(qū)內(nèi)的下一條運(yùn)動。運(yùn)動指令全部執(zhí)行完后，運(yùn)動緩沖區(qū)為空，或者使用CANCEL/RAPIDSTOP指令清空運(yùn)動緩沖區(qū)。
2.使用到的運(yùn)動緩沖指令以及Basic效果演示
在點膠的應(yīng)用場景中，運(yùn)動控制系統(tǒng)需要精準(zhǔn)調(diào)節(jié)點膠閥開閉時機(jī)與針頭運(yùn)動軌跡，通過開膠延時，關(guān)膠延時，提前關(guān)膠等參數(shù)，確保膠量精準(zhǔn)可控，滿足工藝要求。
正運(yùn)動技術(shù)提供了MOVE_OP等運(yùn)動緩沖中控制輸出的指令，用來實現(xiàn)點膠工藝中的同步/提前/延時開關(guān)膠功能。
（1）運(yùn)動緩沖開關(guān)OP指令（MOVE_OP -- 緩沖輸出）
MOVE_OP指令和MOVE/MOVEABS等指令一樣屬于運(yùn)動指令，屬于只操作I/O的特殊運(yùn)動指令，并不會阻塞后續(xù)運(yùn)動指令的執(zhí)行。
MOVE_OP指令與MOVE/MOVEABS等緩沖運(yùn)動指令配合時可以實現(xiàn)在運(yùn)動過程中指定位置同步開關(guān)膠。
Basic效果演示:
BASE(0,1) '依次例如點膠XY軸
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)
'開膠點100,100
'XY走軌跡
MOVE_OP(0,ON)
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)'關(guān)膠點
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEABS(0,0)
可以看到xy插補(bǔ)的時候，先運(yùn)動到100，100打開OP，走完一個長方形軌跡后，再到100，100的位置關(guān)閉OP。
（2）MOVE_OP精準(zhǔn)輸出模式
實際點膠應(yīng)用中有時精度要求比較高，用普通MOVEOP是比較指令位置(DPOS)滿足不了要求，這時候我們需要開啟MOVEOP精準(zhǔn)模式。
開啟精準(zhǔn)模式后，MOVEOP執(zhí)行時會在緩沖比較編碼器位置(MPOS)到達(dá)前一條運(yùn)動的目標(biāo)位置再輸出。
能夠開啟精準(zhǔn)模式的OP需要硬件支持，一般4系列有4個通道可以用于精準(zhǔn)輸出，部分型號有8個，不同型號支持的通道數(shù)可以咨詢正運(yùn)動廠家。
Basic演示:
BASE(0,1) '依次例如點膠XY軸
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 '主軸設(shè)置精準(zhǔn)輸出模式
'XY走軌跡
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點100，100
MOVE_OP(0,ON)
MOVEABS(300,400)
'關(guān)膠點300，400
MOVE_OP(0,OFF)
設(shè)置插補(bǔ)主軸AXIS_ZSET=19開啟MOVEOP精準(zhǔn)模式。
（3）使用MOVEOP_ADIST設(shè)置提前/滯后一定距離開關(guān)膠
通過設(shè)置矢量距離來控制提前滯后開關(guān)膠，設(shè)置正數(shù)會比缺省輸出位置（MOVE_OP上一條運(yùn)動指令的目標(biāo)位置）提前指定矢量距離，設(shè)置負(fù)數(shù)則延后指定矢量距離。可以由AXIS_ZSET來啟動精準(zhǔn)輸出，同MOVE_OP精準(zhǔn)，比較反饋位置。
Basic效果演示:
BASE(0,1) '依次例如點膠XY軸
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)
'開膠點100,100
'XY走軌跡
MOVEOP_ADIST = －50 '滯后50mm打開
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)
'關(guān)膠點
MOVEOP_ADIST = 50 '提前50mm關(guān)閉
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_ADIST = 0
MOVE_OP(1,OFF)
MOVEABS(0,0)
設(shè)置OP1開關(guān)不做提前延后設(shè)置與OP0進(jìn)行對比，可以看到OP0根據(jù)程序設(shè)置滯后50mm打開，提前50mm關(guān)閉了。
（4）使用MOVEOP_AHEADMS設(shè)置提前開關(guān)膠時間和MOVEOP_DELAY設(shè)置延后開關(guān)膠時間
注意MOVEOP_DELAY指令的效果受到軸FE的影響，若要忽略該影響，單純驗證指令功能，可以把ATYPE設(shè)置成0或者1去測試。
Basic效果演示:
BASE(0,1) '依次例如點膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
AXIS_ZSET = 19 '主軸設(shè)置精準(zhǔn)輸出模式
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'開膠點100,100
'XY走軌跡
MOVEOP_DELAY = 100 '滯后50ms打開
MOVEOP_AHEADMS = 0
MOVE_OP(0,ON)
MOVEOP_DELAY = 0
MOVEOP_AHEADMS = 0
MOVE_OP(1,ON) 'OP1對比
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點
MOVEOP_DELAY = 0
MOVEOP_AHEADMS = 100 '提前50ms打開
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_DELAY = 0
MOVEOP_AHEADMS = 0
MOVE_OP(1,OFF) 'OP1對比
MOVEABS(0,0)
同樣設(shè)置OP1開關(guān)不做提前延后設(shè)置與OP0進(jìn)行對比，可以看到OP0根據(jù)程序設(shè)置滯后100ms打開，提前100ms關(guān)閉了。
3.流程總結(jié)
四.C#編程進(jìn)行運(yùn)動控制項目開發(fā)
1.在VS2010菜單“文件”→“新建”→“項目”，啟動創(chuàng)建項目向?qū)А?/p>
2.選擇開發(fā)語言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應(yīng)用程序。
3.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數(shù)庫，路徑如下（32位庫為例）。
（1）進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數(shù)”文件夾，并點擊進(jìn)入。
（2）選擇“01PC函數(shù)庫2.1”文件夾。
（3）選擇“Windows平臺”文件夾。
（4）選擇“C#”文件夾。
（5）根據(jù)需要選擇對應(yīng)的函數(shù)庫，這里選擇32位庫。
4.將廠商提供的C#的庫文件以及相關(guān)文件復(fù)制到新建的項目中。
（1）將zmcaux.cs文件復(fù)制到新建的項目里面中。
（2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。
5.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)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。
6.至此，項目新建完成，可進(jìn)行C#項目開發(fā)。
五.相關(guān)PC函數(shù)
由于函數(shù)庫未封裝對應(yīng)MOVEOP_ADIST / MOVEOP_AHEADMS / MOVEOP_DELAY的函數(shù)，所以需要用ZAux_DirectCommand來發(fā)送對應(yīng)Basic指令。
C#主體代碼:
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); //設(shè)置主軸開啟精準(zhǔn)輸出模式
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);
//相對運(yùn)動走軌跡
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, -35}); //走到開膠點
cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = 0";
iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
if (!ifTimeControl) //距離控制
{
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 //滯后
{
string T_Value = (-Convert.ToSingle(C_OpenTime.Text)).ToString(); //moveop_delay滯后需要正值
cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = " + T_Value;
iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
}
}
zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(g_handle, 0, 0, 1);
//測試走點膠軌跡
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 }); //走到關(guān)膠點
//zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 35 }); //走到關(guān)膠點
cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = 0";
iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
if (!ifTimeControl) //距離控制
{
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 //滯后
{
string T_Value = (-Convert.ToSingle(C_CloseTime.Text)).ToString(); //moveop_delay滯后需要正值
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#代碼跑測試和RTSys示波器抓取波形分析。
1.同步輸出效果:
2.距離控制提前滯后輸出效果:
3.時間控制提前滯后效果:
視頻講解可點擊→“PCIe EtherCAT實時運(yùn)動控制卡PCIE464點膠工藝中的同步提前延時開關(guān)膠”查看。
完整代碼獲取地址
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本次，正運(yùn)動技術(shù)PCIe EtherCAT實時運(yùn)動控制卡PCIE464點膠工藝中的同步/提前/延時開關(guān)膠，就分享到這里。
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正運(yùn)動技術(shù)專注于運(yùn)動控制技術(shù)研究和通用運(yùn)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(yùn)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(yùn)動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)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(wù)有：運(yùn)動控制卡_運(yùn)動控制器_EtherCAT運(yùn)動控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動控制PLC_運(yùn)動控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動控制卡等。
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