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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
1.到正運動技術官網的下載中心選擇需要的平臺庫文件。
庫文件下載地址： http://www.zmotion.com.cn/download_list_21.html
2.解壓下載的安裝包找到“ Zmcaux.cs ”，“ zauxdll.dll ”，“ zmotion.dll ”放入到項目文件中。
（1）“Zmcaux.cs”放在項目根目錄文件中，與bin目錄同級。
（2）“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin → Debug。
3.用vs打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點擊顯示所有，然后鼠標右鍵點擊zmcaux.cs文件，點擊包括在項目中。
4.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux,并聲明控制器句柄g_handle。
二、PC函數介紹
相關PC函數介紹詳情可參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。
三、C#進行連續軌跡加工和速度前瞻運動開發
連續軌跡加工和速度前瞻控制人機交互界面如下。
例程模擬連續軌跡為六邊形，可根據需要更改每段運動坐標走出相應軌跡。
1.在Form1的構造函數中調用接口ZAux_FastOpen（），使在系統初始化的時候自動鏈接控制器。
private void C_Open_local_Click_Click(object sender, EventArgs e) //local鏈接
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
C_Close_Card_Click(sender, e);
}
zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "LOCAL", 1000, out g_handle);
if (g_handle != (IntPtr)0)
{
this.Text = "已鏈接 Local";
label2.Text = "已鏈接";
label2.BackColor = Color.Green;
timer1.Enabled = true;
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
}
}
2.通過定時器更新控制器軸狀態（當前坐標、剩余緩沖數，運動狀態等）。
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
int[] runstate = new int[4];
float[] curpos = new float[4];
int RemainBuffer = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, i, ref runstate[i]);
zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, i, ref curpos[i]);
}
zmcaux.ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(g_handle, 0, ref RemainBuffer);
label_runstate.Text = "x:" + curpos[0] + " y:" + curpos[1] + " z:" + curpos[2] + " 剩余緩沖數: " + RemainBuffer + Convert.ToString(runstate[0] == 0 ? " 運行狀態：運行" : " 運行狀態：停止" );
}
3.通過啟動按鈕的事件處理函數來設置軸參數以及前瞻參數并開始按照設點軌跡進行運動。
private void Button_start_Click(object sender, EventArgs e) //啟動
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
}
else
{
int RemainBuffer = 0;
int CornerMode = 0;
int[] axislist = { 0, 1, 2 };
float[] poslist = { Convert.ToSingle(endpos1.Text), Convert.ToSingle(endpos2.Text), Convert.ToSingle(endpos3.Text) };
float[] midlist = { Convert.ToSingle(midpos1.Text), Convert.ToSingle(midpos2.Text), Convert.ToSingle(midpos3.Text) };
float[] firstlist = { Convert.ToSingle(firstpos1.Text), Convert.ToSingle(firstpos2.Text), Convert.ToSingle(firstpos3.Text) };
float[] seclist = { Convert.ToSingle(secpos1.Text), Convert.ToSingle(secpos2.Text), Convert.ToSingle(secpos3.Text) };
float[] thirdlist = { Convert.ToSingle(thirdpos1.Text), Convert.ToSingle(thirdpos2.Text), Convert.ToSingle(thirdpos3.Text) };
float[] fourlist = { Convert.ToSingle(fourpos1.Text), Convert.ToSingle(fourpos2.Text), Convert.ToSingle(fourpos3.Text) };
float[] fivelist = { Convert.ToSingle(fivepos1.Text), Convert.ToSingle(fivepos2.Text), Convert.ToSingle(fivepos3.Text) };
float[] sixlist = { Convert.ToSingle(sixpos1.Text), Convert.ToSingle(sixpos2.Text), Convert.ToSingle(sixpos3.Text) };
zmcaux.ZAux_Direct_Base(g_handle, 3, axislist); //選擇運動軸列表
zmcaux.ZAux_Direct_SetMerge(g_handle, axislist[0], 1);
//插補運動使用的是主軸參數，及BASE的第一個軸
zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_speed.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_acc.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_dec.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_sramp.Text));
if (checkBox1.Checked == true)
CornerMode += 2;
if (checkBox2.Checked == true)
CornerMode += 8;
if (checkBox3.Checked == true)
CornerMode += 32;
//設置前瞻模式及對應參數
zmcaux.ZAux_Direct_SetCornerMode(g_handle, axislist[0], CornerMode);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecelAngle(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_DecelAngle.Text)* Convert.ToSingle(Math.PI / 180));
zmcaux.ZAux_Direct_SetStopAngle(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_StopAngle.Text) * Convert.ToSingle(Math.PI / 180));
zmcaux.ZAux_Direct_SetFullSpRadius(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_SpRadius.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetZsmooth(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_ZSmooth.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_speed.Text));
//觸發示波器
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
if (run_mode == 1) //絕對
{
//判斷緩沖區，如果緩沖不夠則等待完成再加載指令
while (RemainBuffer < 50)
zmcaux.ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(g_handle, axislist[0], ref RemainBuffer);
switch (move_mode)
{
case 2: //XY圓弧
zmcaux.ZAux_Direct_MoveCirc2Abs(g_handle, 2, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1]);
break;
case 3: //XYZ直線
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, firstlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, seclist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, thirdlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, fourlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, fivelist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, sixlist);
break;
case 4: //螺旋插補
zmcaux.ZAux_Direct_MHelical2Abs(g_handle, 3, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1], poslist[2], 0);
break;
default:
break;
}
}
else //相對
{
switch (move_mode)
{
case 2:
zmcaux.ZAux_Direct_MoveCirc2(g_handle, 2, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1]);
break;
case 3:
//第一段運動
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, firstlist);
//第二段運動
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, seclist);
//第三段運動
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, thirdlist);
//第四段運動
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, fourlist);
//第五段運動
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, fivelist);
//第六段運動
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, sixlist);
break;
case 4:
zmcaux.ZAux_Direct_MHelical2(g_handle, 3, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1], poslist[2], 0);
break;
default:
break;
}
}
}
}
4.停止按鈕，通過函數接口ZAux_Direct_Single_Cancel()停止運動。
private void Button2_Click(object sender, EventArgs e) //停止
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int iret = 0;
iret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, m_AxisMaster, 2);
}
5.坐標清零按鈕通過函數接口ZAux_Direct_SetDpos()來重置當前運動坐標位置。
private void Button_zero_Click(object sender, EventArgs e) //坐標清零
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
}
else
{
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, i, 0);
}
}
}
四、調試與監控
CornerMode功能前瞻設置說明：
系統的速度前瞻功能：一方面可以對指令進行整體規劃，即對各段速度進行整體規劃，再配合指令段內的加減速控制，可以使機床保持高速運行提高效率，使負載運動更加流暢，告別停停走走，系統通過Merge 速度融合功能實現；另一方面，再保證高速運行基礎上為了限制機械沖擊和過切等，還需進行減速識別，通過提前識別軌跡變化，從而按照安全的減速度提前減速，系統通過減速/停止融合功能、抑制沖擊功能實現。
整體來看，速度前瞻功能既可提升整機效率，也可減少沖擊增加柔性，降低零部件磨損，增加設備使用壽命。
01 拐角減速
ZAux_Direct_SetCornerMode=2
拐角減速應用場合： 不改變運動軌跡，僅在拐角處自動判斷是否減速，一般用于改善機臺抖動的問題，對軌跡精度有要求，對速度要求沒那么快的場合。
拐角減速功能解決的問題是： 當指令間夾角過大時，如果仍以較大速度運行，會在夾角處產生較大的機械沖擊，軌跡偏離。
控制器會對指令間軌跡變化的夾角進行提前識別，比較其與減速/停止角的大小關系，提前決定是否進行減速，保證在指令連接處平穩過渡。
如圖，OA過渡AB段位置時角度小于減速角度則，S1-S2段不進行減速，AB過渡BC段時角度大于減速角度則進行減速處理過渡過程如S2-S3段，BC過渡CD段角度大于停止角度速度需要降到零如S3-S4段位置處理。
減速角度是指電機的參考角度相對上一條運動的變化值。如下圖。此角度值不是實際軌跡的角度，是換算到電機變換的角度，此角度值僅為參考。
（1）拐角減速未開啟
（2）拐角減速開啟，運動達到減速條件
02 自動倒角
ZAux_Direct_SetCornerMode=32
自動倒角應用場合： 改變運動軌跡，不會降低速度， 針對軌跡拐角較大的場合，倒角處運動軌跡做自動平滑處理，所以一般應用在對速度要求快，對軌跡精度要求不高的場合。
自動倒角功能一般是用于拐角處按照一定的倒角半徑進行軌跡的弧度化處理，使速度變化更平滑。
（1）倒角未開啟
（2）倒角開啟，拐角位置圖形變平滑
03 小圓限速
ZAux_Direct_SetCornerMode=8
小圓限速應用場合： 不改變運動軌跡，一般應用在圓弧加工，根據圓弧半徑計算當前圓弧的限制速度。
小圓限速功能用于處理，在運行軌跡中可能運行圓弧軌跡擬合成的小圓，由于角度偏轉較大導致出現軌跡偏轉，因此在這種位置需要進行速度限制的處理。開啟小圓限速，小圓半徑超過限速半徑的時候不會對速度限制，小圓半徑小于限速半徑的時候則會開始對速度進行限制。
（1）開啟小圓限速，小圓半徑100 > 限速半徑30，速度正常達到頂點。
（2）開啟小圓限速，小圓半徑100 < 限速半徑150，速度受到限制。
連續軌跡加工和速度前瞻講解視頻。
本次，正運動技術連續軌跡加工和速度前瞻 ：EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（十二），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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