EtherCAT驱动器回零与控制器回零：EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（九）

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。

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XPCIE1032H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。

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➜XPCIE1032H与MotionRT7实时内核的配合具有以下优势：
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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。
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➜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。

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➜与传统PCI/PCIe卡和PLC的测试数据结果对比：

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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。

一、C#语言进行运动控制项目开发

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二、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”。

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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，效果如下。

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三、相关程序以及设计思路

本次设计操作步骤相应的流程图如下：
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本例程以运动控制卡XPLCIE1032H搭载MotionRT7实时内核，通过EthereCAT总线口接节点0（汇川驱动器-0轴），节点1（正运动扩展模块EIO16084）1-4轴映射为总线轴为例：

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注意：在总线初始化basic程序，驱动器PDO不能设置为-1，因为该PDO列表不含数据字典6060，不支持驱动器回零。

关于pdo列表的配置详细说明，可以查阅basic编程手册，搜索DRIVE_PROFILE指令。

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1、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。

本节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。下图是事先编辑好的basic程序的自定义变量。

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使用定时器将总线轴数量，总线起始轴号，初始化状态等总线初始化信息进行获取更新。

//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)

2、使用RTsys软件，点击软件菜单栏的帮助→Zbasic帮助→搜索，搜索DATUM指令,选择回零模式并设置回零模式对应的参数。

假设回零模式选择的是13，需要设置原点开关、限位开关、回零速度（SPEED）和爬行速度（CREEP）。

该模式进行回零时轴以SPEED速度正向运行，碰到限位开关会反向查找原点。找到原点后以CREEP速度反向爬行，直到离开原点。
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private void Controllers_DatumPara_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{if (g_handle == (IntPtr)0){MessageBox.Show("未连接到控制器!", "提示");}else{//轴基本参数设置,控制器回零的速度是SPEEDAxisParaSet();int[] ret = new int[7];//设置回零爬行速度ret[0] = zmcaux.ZAux_Direct_SetCreep(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_Creep_Value.Text));//配置原点信号。ZMC系列默认OFF时信号有效,常开传感器需要反转输入口为ONret[1] = zmcaux.ZAux_Direct_SetDatumIn(g_handle, MoveAxis, Convert.ToInt32(DatumIO_Value.Text));ret[2] = zmcaux.ZAux_Direct_SetInvertIn(g_handle, Convert.ToInt32(DatumIO_Value.Text), 1);//正硬限位IO设置ret[3] = zmcaux.ZAux_Direct_SetFwdIn(g_handle, MoveAxis, Convert.ToInt32(FWD_IO_Value.Text));ret[4] = zmcaux.ZAux_Direct_SetInvertIn(g_handle, Convert.ToInt32(FWD_IO_Value.Text), 1);//负硬限位IO设置ret[5] = zmcaux.ZAux_Direct_SetRevIn(g_handle, MoveAxis, Convert.ToInt32(REV_IO_Value.Text));ret[6] = zmcaux.ZAux_Direct_SetInvertIn(g_handle, Convert.ToInt32(REV_IO_Value.Text), 1);//设置控制器回零模式Controllers_DatumMode = Convert.ToInt32(Controllers_DatumMode_Value.Text);//定义临时的变量记录各个函数的返回值int FinalRet = -1;for(int i = 0; i < 7; ++i){FinalRet *= ret[i];}if (FinalRet == 0)  //说明所有函数的返回值都是0,回零等参数均设置成功{MessageBox.Show("控制器回零参数设置成功!", "提示");}else{MessageBox.Show("控制器回零参数设置失败!", "提示");}}
}

3、使用ZAux_Direct_Single_Datum函数，函数语法如下：

语法：ZAux_Direct_Single_Datum（连接句柄，轴号，控制器回零模式）

选择回零的轴号，模式以及设置完参数，确认参数按钮然后点击回零按钮，此时轴以控制器回零参数进行回零。

private void Controllers_Datum_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{if (g_handle == (IntPtr)0){MessageBox.Show("未连接到控制器!", "提示");return;}int ret = -1;//触发示波器zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);//控制器回零ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Datum(g_handle, MoveAxis, Controllers_DatumMode);if(ret != 0){MessageBox.Show("控制器回零启动失败!", "提示");}else{MessageBox.Show("控制器回零启动成功!", "提示");}
}

4、查阅驱动器手册→回零模式介绍，选择驱动器支持的回零模式（数据字典6098），然后设置该回零模式的回零高速，回零低速等参数。

在本次例程选择的是模式19，开始回零时原点开关(HW)为0，以设置的回零高速Speed(50units/s)正向开始回零，遇到原点开关(HW)为1后以回零低速Creep(20units/s)反向爬行，直到原点开关(HW)为0时停机，回零完成。

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private void Drivers_DatumPara_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{if (g_handle == (IntPtr)0){MessageBox.Show("未连接到控制器!", "提示");return;}int ret1, ret2, ret3;//设置驱动器回零高速ret1 = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_HighSpeed_Value.Text));//设置驱动器回零低速ret2 = zmcaux.ZAux_Direct_SetCreep(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_LowSpeed_Value.Text));//设置驱动器回零偏移ret3 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetDatumOffpos(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(Datum_OffSet_Value.Text));//设置驱动器回零模式Drivers_DatumMode = Convert.ToInt32(Drivers_DatumMode_Value.Text);if (ret1 == 0 && ret2 == 0 && ret3 == 0){MessageBox.Show("驱动器回零参数设置成功!", "提示");}else{MessageBox.Show("驱动器回零参数设置失败!", "提示");}
}

5、使用ZAux_BusCmd_Datum函数，函数语法如下:

语法：ZAux_BusCmd_Datum（连接句柄，轴号，驱动器回零模式）

选择回零的轴号，模式以及设置完参数，确认参数按钮然后点击回零按钮，此时轴以驱动器回零参数进行回零。

private void Drivers_Datum_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{if (g_handle == (IntPtr)0){MessageBox.Show("未连接到控制器!", "提示");return;}int ret = -1;//触发示波器zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);//驱动器回零ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_Datum(g_handle, (uint)MoveAxis, (uint)Drivers_DatumMode);if (ret != 0){MessageBox.Show("驱动器回零启动失败!", "提示");}else{MessageBox.Show("驱动器回零启动成功!", "提示");}
}