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Technical support

技术分享

Windows实时运动控制软核(二):LOCAL高速接口测试之Qt



今天,正运动小助手给大家分享一下MotionRT7的安装和使用,以及使用Qt对MotionRT7开发的前期准备。



01

MotionRT7简介

MotionRT7是深圳市正运动技术推出的跨平台运动控制实时内核,也是国内首家完全自主自研, 自主可控的Windows运动控制实时软核。

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1.MotionRT7具备以下特点:
(1)独立软件安装,适合各种Windows电脑; 绿色免安装,快速体验; 采用硬件绑定的运行许可证授权(未授权也可试用); 可以方便的配置、启动、连接、模拟运行等。

(2)与MotionRT其它版本功能兼容,一次开发,可快速切换到嵌入式,Linux各种平台。

(3)统一函数库接口,快速的本地LOCAL接口,运动函数调用快至us级别,比普通PCI卡快数十倍。

(4)集成机器视觉,快速搭建各类运动控制+机器视觉的实时应用。

(5)强大多卡功能,最多240 轴联动,支持跨卡联动,脉冲与总线联动,振镜与平台联动,轻松实现位置锁存 / PSO 等高级功能。

2.持续迭代的运动控制实时内核MotionRT

MotionRT是正运动技术持续建设与发展的运动控制实时内核,已不断迭代了 7代,从 MotionRT1 MotionRT7。

QQ截图20221203135934.png

3.MotionRT7采用模块化软件架构

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运动控制程序、视觉算法、MotionRT7运动控制引擎,通过高共享内存进行数据交互,大大提升运动控制与机器视觉的交互效率。
用户自定义功能,融合Gmc、Gear/Cam、Frame、Robotics、CNC 等算法,打造 用户的专用控制系统。
4.统一开放的API函数

统一完善的SDK库 ,所有的第三方开发环境同一套API接口,跨平台的产品架构,提高效率,保持兼容性。

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5.简单易用的运动控制功能

功能特性:

a.点位运动、直线插补、圆弧插补、螺旋插补、连续轨迹加工;

b.电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、位置锁存、虚拟轴叠加;

c.S曲线加减速,SS曲线加减速,轨迹运动更柔和;

d.1D/2D/3D高速位置同步输出PS0,充分满足视觉飞拍、高速点胶、激光加工;

e.客户可自定义运动控制算法或者机器人正反解算法;

f. 方便与第三方视觉配合。

6.开放的EtherCAT与配置调试工具

ZDevelop具备开放易用的配置,开发,调试,诊断等工具。而且ZDevelop是个绿色免费的软件,具备轴调试,轴状态,示波器等工具。

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MotionRT7广泛支持EtherCAT总线,MotionRT7支持市面上广泛易用的EtherCAT伺服,EtherCAT步进,EtherCAT IO,EtherCAT阀岛,EtherCAT传感器。
后续将持续完善EtherCAT的配置工具,持续努力做最好用的运动控制。



02

MotionRT7的安装和使用

第一步:安装驱动程序

1.打开“设备管理器”,选择“操作”中的“添加过时硬件”,并且选择“手动选择”。
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2.点击“下一页”。

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3.点击“从磁盘安装”。

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4.选择驱动器所在的路径,打开文件夹“driver_signed”,选择“MotionRt64.sys”。

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5.然后一直点击下一步,直到安装完成。
注意:驱动更新时,要从设备管理器删除设备,一定要选择把驱动文件也删除。
6.MotionRT7驱动安装视频演示可点击→MotionRT7驱动安装视频演示查看。

第二步:运行控制台程序

1.打开控制台程序所在位置,运行可执行文件“MotionRt710.exe”。

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2.点击“Start”。

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第三步:使用ZDevelop软件链接到控制器,进行参数监控

ZDevelop链接控制器,软件版本3.10以上,使用PCI/LOCAL方式进行连接。

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第四步:网口扩展EtherCAT主站协议
1.查看网络连接。

企业微信截图_20221210105451.png

2.选择用作EtherCAT的网卡,右键属性,安装协议。

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3.点击从磁盘安装,选择驱动器所在的路径,打开文件夹”driver_signed”,选择“MotionRtPacket.inf”。

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4.安装成功后,确认MotionRT64 Packet Protocol Driver前面有选上。

在RT控制台程序选择增加AddEcat,这时能看到对应网卡,选择上,然后启动RT。

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5.MotionRT7 EtherCAT协议安装视频演示可点击→MotionRT7 EtherCAT协议安装视频演示查看。

自带PC的网卡EtherCAT有一定的实时性,如EtherCAT要提升性能,需要把网口其它的协议都去掉以提升实时性。

如需进一步提升实时性,请使用正运动专门的EtherCAT运动控制卡XPCIE1032。
更多关于MotionRT7的参数设置以及相关问题,请参照“MotionRT7说明书”
相关资料请上正运动技术官网或者联系正运动相关人员。



03

Qt Creator进行MotionRT7项目的开发

1.新建Qt项目。

企业微信截图_20221210110905.png

2.将zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.dll、zmotion.lib、zmotion.h这5个文件放到刚刚创建的Qt项目文件夹下。 以上资料可通过百度网盘下载或联系正运动相关人员获取。

企业微信截图_20221210110915.png

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3.添加外部静态库“zmotion.lib”。

(1)右击项目文件夹,点击“添加库”。

企业微信截图_20221210110948.png
(2)选择“外部库”。

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(3)点击浏览库文件选择zmotion.lib,然后如下图进行设置。

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(4)点击完成按钮,完成静态库的添加。

企业微信截图_20221210111054.png

(5)右键点击Pro文件,然后添加如下图所示的代码用于往项目里面添加zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.h文件,添加完成后点击”Ctrl+B”对项目里面的文件进行刷新。

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(6)定义链接控制器的链接句柄ZMC_HANDLE g_handle,接着就可以调用正运动提供的API进行项目开发了。

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4.相关功能开发(LOCAL高速接口测试,轴参数读取,EtherCat总线轴的使用)。
(1)相关PC函数介绍
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企业微信截图_20221210111557.png
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在Qt的设计师界面,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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注:使用IP模式连接MotionRT7的时候,要将MotionRT710中的Config配置项Eth num的值设置为一个大于0的数(1-12),输入的ip为本机ip,可以在ZDevelop中直接查看。

(2)MotionRT7功能配置与ZDevelop连接视频演示可点击→正运动技术自主研发MotionRT7--功能配置介绍查看。

(3)相关代码

a.通过IP链接方式的链接按钮的槽函数来链接 控制器(IP链接方式)。

//IP链接方式链接控制器
void MainWindow::on_IpLiskButton_clicked()
{
    //如果链接处于断开状态
    if(g_handle == NULL)
    {
        //获取下拉框里面的IP地址
        QString ipAddressBuff=ui->comBoxIpList->currentText();
        QByteArray ba = ipAddressBuff.toLatin1();
        char *ipAddress;
        ipAddress=ba.data();
        //连接控制器
        iresult =ZAux_OpenEth(ipAddress,&g_handle);
        //更新链接状态
        if(iresult == 0)
        {
            ui->LocalLinkStatus->setText("未链接");
            ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
            ui->IpLinkStatus->setText("链接成功");
            ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
        }
    }
    else
    {
          QMessageBox::critical(this, "错误", QString("请先点击断开链接按钮再进行链接操作"));
    }
}

b.通过LOCAL链接方式的链接按钮的 槽函数来链接控制器。

//Local链接方式链接控制器
void MainWindow::on_LocalLinkButton_clicked()
{
    //如果链接处于断开状态
    if(g_handle == NULL)
    {
        //获取下拉框里面的Local连接的字符串
        QString LocalAddressBuff=ui->comBoxLocal->currentText();
        QByteArray ba = LocalAddressBuff.toLatin1();
        char *LocalAddress;
        LocalAddress=ba.data();
        //连接控制器
        iresult = ZAux_FastOpen(ZMC_CONNECTION_LOCAL,LocalAddress,3000,&g_handle);
        //更新链接状态
        if(iresult == 0)
        {
            ui->LocalLinkStatus->setText("链接成功");
            ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
            ui->IpLinkStatus->setText("未链接");
            ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
        }
    }
    else
    {
          QMessageBox::critical(this, "错误", QString("请先点击断开链接按钮再进行链接操作"));
    }
}

c.通过断开按钮的槽函数来断开控制器的链接。

//断开上位机与控制器的链接
void MainWindow::on_CloseLinkButton_clicked()
{
    //停止所有轴运动
    iresult =ZAux_Direct_Rapidstop(g_handle,2);
    //断开控制器的链接
    iresult = ZAux_Close(g_handle);
}

d. 通过总线初始化按钮的槽函数对总线驱动器进行初始化

//总线扫描
void MainWindow::on_EcatAxisInitButton_clicked()
{
    if(g_handle !=NULL)
    {
        int Err;
        //扫描槽位号0上的总线设备,设备数为1,超时时间为3000ms。
        Err = ZAux_BusCmd_EcatScan(g_handle,0,1,3000);
        if(Err!=0)
        {
            if(Err == -2)
            {
                QMessageBox::critical(this, "总线扫描失败", QString("扫描超时"));
            }
            else if(Err == -1)
            {
                QMessageBox::critical(this, "总线扫描失败", QString("节点数目不一致"));
            }
            else
            {
                QMessageBox::critical(this, "总线扫描失败", QString("其他错误,详见错误码"));
            }
            return ;
        }
        //初始化总线轴,槽位号0的起始轴号为0,轴类型设置为65,PDO模式设置为模式0
        Err = ZAux_BusCmd_EcatAxisInit(g_handle,0,0,65,0);
        if(Err!=0)
        {
            if(Err == -1)
            {
                QMessageBox::critical(this, "总线轴使能失败", QString("总线初始化错误"));
            }
            else
            {
                QMessageBox::critical(this, "总线轴使能失败", QString("其他错误"));
            }
        }
    }
    else
    {
          QMessageBox::critical(this, "错误", QString("请先链接控制器"));
    }
}

e. 通过单条指令交互周期的测试按钮的槽函数启动新线程,对单条指令交互的周期进行测试

//开启新线程,对单条指令交互的周期进行测试
void MainWindow::on_SingleTestButton_clicked()
{
    //如果链接控制器发生错误
    if (g_handle != NULL)
    {
        //处理子线程发送过来的信号
        Task1 = new MyThread();
        void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
        void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
        connect(Task1,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
        //获取测试次数
        TestNum = ui->SingleTestNum->currentText().toInt();
        Task1->start();
    }
    
}
//Task1的run函数
void MyThread::run()
{
     //获取测试前的系统计时器时间
     StartTime=clock();
     for (int j=0; j<TestNum; ++j)
     {
         //获取此时此刻轴0的位置信息
         iresult = ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, 0, &Dpos0);
         if (iresult != 0)
         {
             //API执行失败报警
             emit StartTestTask(1);
             return;
         }
         else
         {
             //发送信号给UI,更新界面显示的位置信息
             emit StartTestTask(2);
         }
     }
     //获取测试后的系统计时器时间
     EndTime=clock();
     //单条指令的交互周期
     SingleAverTime=(EndTime-StartTime)*1000.0)/TestNum;
     //测试总时间
     SingleTotalTime=EndTime-StartTime;
     emit StartTestTask(3);
}

f. 通过多条指令交互周期的测试按钮的槽函数启动新线程,对多条指令交互的周期进行测试

//开启新线程,对多条指令交互的周期进行测试
void MainWindow::on_TestButton_clicked()
{
    //如果链接控制器发生错误
    if (g_handle != NULL)
    {
        //处理子线程发送过来的信号
        Task2 = new MyThread();
        void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
        void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
        connect(task2,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
        //获取测试次数
        TestNum = ui->TestNum->currentText().toInt();
        Task2->start();
    }
    
}
//Task2的run函数
void MyThread::run()
{
     //生成命令字符串
     char Command[128]="?DPOS(0),DPOS(1),DPOS(2),Mspeed(0),Mspeed(1),Mspeed(2),IDLE(0),IDLE(1),IDLE(2)";
     char ReturnBuff[64]={0};
     //获取测试前的系统计时器时间
     StartTime=clock();
     for (int j=0; j<TestNum; ++j)
     {
         //发送在线命令,获取轴0-轴2的 位置,速度,运动状态的信息
         iresult = ZAux_DirectCommand(g_handle,Command,ReturnBuff,64);
         if (iresult != 0)
         {
             //API执行失败报警
             emit StartTestTask(1);
             return;
         }
         else
         {
             //在线命令返回的是字符串数据,需要将字符串数据转换成float型数据
             ZAux_TransStringtoFloat(ReturnBuff,9,AxisDataList);
             //发送信号给UI,更新界面的相关轴信息
             emit StartTestTask(2);
         }
     }
     //获取测试后的系统计时器时间
     EndTime=clock();
     //多条指令的交互周期
     AverTime=(EndTime-StartTime)*1000.0)/TestNum;
     //测试总时间
     TotalTime=EndTime-StartTime;
     emit StartTestTask(3);
}


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(4)Qt例程讲解视频演示可点击→正运动技术MotionRT7--Qt例程讲解查看。



04

分析与结论

以上分别是对IP方式链接MotionRT7与LOCAL方式链接MotionRT7的指令交互测试,从上面的运行效果图的数据显示来看,可以看出当进行 1w次 和进行 10w次 的单指令交互或多指令交互时,LOCAL链接的方式进行指令交互所需要的单条指令交互时间( 平均5us左右 ),一次性读取12个状态的多条指令交互时间( 平均9us左右 )都是要比IP链接的方式更快( 平均34us左右与36us左右 )。
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其次,我们可以从运行结果看出MotionRT7在LOCAL链接的方式下,指令交互的效率也是非常地稳定,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,这将为工艺作业中稳定性提供了极大的保证。

MotionRT7的出现,绝对是一次重大的惊喜与升级,它为我们在进行大批量指令交互的过程中,提供了更好的效率与稳定性,给生产创造更高的效率与更多的价值!

相关的函数请参照“ZMotion PC函数库编程手册”。



本次,正运动技术 Windows实时运动控制软核(二):LOCAL高速接口测试之Qt ,就分享到这里。

更多精彩内容请关注“ 正运动小助手 ”公众号,需要相关开发环境与例程代码,请咨询正运动技术销售工程师:400-089-8936。
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