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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，支持多路高速數字輸入輸出，可輕松實現多軸同步控制和高速數據傳輸。
XPCIE1032H運動控制卡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運動控制卡與MotionRT7運動控制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運動控制卡和MotionRT7運動控制實時內核進行項目開發時，通常需要進行以下步驟：
1.安裝驅動程序，識別控制卡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
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、C#語言進行運動控制項目開發
二、相關PC函數指令介紹
相關PC函數介紹詳情可參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。
1、硬件位置比較輸出函數介紹
2、鎖存相關指令介紹
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）間隔觸發輸出開關，包括加速、減速和勻速段，從而實現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能。
正運動的PSO功能調用ZAux_Direct_HwPswitch2函數接口實現，該函數采用硬件實現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）相關代碼示例
private void Button2_Click(object sender, EventArgs e) //運動按鈕
{
//更新界面參數
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
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
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); //關閉硬件定時器
//起點輸出口狀態設置
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規格介紹
2.IO端子定義
3.端子定義表
下文內容中效果演示就是使用高速輸出口0實現PSO高速輸出，高速輸入口0實現鎖存輸入。
4.IO接線圖
五、效果演示
根據上面的開發流程操作后，編譯運行例程。同時連接ZDevelop軟件進行調試，對運動控制的軸參數和運動情況進行監控。
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（六），就分享到這里。
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正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產品的研發，是國家級高新技術企業。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優秀人才，在堅持自主創新的同時，積極聯合各大高校協同運動控制基礎技術的研究，是國內工控領域發展最快的企業之一，也是國內少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業。主要業務有：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_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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