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Technical support

技术分享

全国产EtherCAT运动控制边缘控制器(二):统一的上位机API接口

上节课程我们介绍了全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H的硬件接口与功能本节课程我们主要讲解一下正运动API函数封装原理以及自定义API封装例程。




 01

功能简介

全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H是正运动的一款软硬件全国产自主可控,运动控制接口兼容EtherCAT总线和脉冲型的独立式运动控制器,最多支持32轴运动控制,同时支持正运动远程HMI功能,能提供网络组态显示,可实时监控和调整参数配置。

统一的API接口.png

ZMC432H具备丰富的硬件接口和控制功能模块,能实现高效稳定的运动控制和实时数据采集,以满足工业控制协同工业互联网的应用需求。
ZMC432H内置了Linux系统,可以使用本地的LOCAL接口进行连接,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为40us左右。
企业微信截图_20230817090923.png
ZMC432H视频介绍可点击“全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H”查看。


 02

统一的API接口

企业微信截图_20230817090941.png

所有的控制器和控制卡均使用同一套API函数,均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言,支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台,支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。
各个开发语言都有各自所对应的函数库,所调用的API均一致,这大大提高了可移植性。各个开发语言库的调用方式参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”
文档参考路径:光盘资料\04PC函数\Zmotion PC函数库编程手册及例程源码。

企业微信截图_20230817091000.png

以下为各个功能部分API指令一览表;

1、控制器连接
企业微信截图_20230817091014.png

2、控制器信息获取
企业微信截图_20230817091025.png

3、基本轴参数设置
企业微信截图_20230817091040.png

4、基本运动控制
企业微信截图_20230817091054.png

5、VR寄存器
企业微信截图_20230817091106.png

6、Table寄存器

企业微信截图_20230817091117.png

7、Modbus寄存器
企业微信截图_20230817091128.png

8、Flash/文件读写
企业微信截图_20230817091137.png

更多API接口详情可以参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。

企业微信截图_20230817091152.png



 03

在线命令的机制

ZAux_Execute或ZAux_DirectCommand可对Basic指令进行封装。如果使用到没有封装的命令或者想封装自己的函数,可以通过ZAux_Execute发送或ZAux_DirectCommand,或是参照已有代码修改增加相应的函数。

发送字符串命令有两种方式,缓冲方式和直接方式 。具体如图所示:

企业微信截图_20230817091221.png

直接方式直接执行单个变量/数组/参数相关命令,此时所有传递的参数必须是具体的数值,不能是表达式;
缓冲方式可以执行所有命令,并支持表达式作为参数,但是速度慢一些;
zmcaux.cpp中对已封装的设置运动速度的函数ZAux_Direct_SetSpeed()与获取当前编码器反馈位置的函数ZAux_Direct_GetMpos为例。
程序如下:
#include "zmotion.h" 
#include "zauxdll2.h" 
int ZAux_Direct_SetSpeed(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float fValue) 
{ 
    char cmdbuff[2048]; 
    char cmdbuffAck[2048]; 
    if (iaxis> MAX_AXIS_AUX) //MAX_AXIS_AUX为zuaxdll2.h中定义的宏,zuaxdll2.h为正运动库头文件
    { 
        return ERR_AUX_PARAERR; 
    } 
    sprintf(cmdbuff,"SPEED(%d)=%f",iaxis,fValue);//生成对应命令的字符串 
    ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); 
}
int ZAux_Direct_GetMpos(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float fValue) 
{ 
    char cmdbuff[2048]; 
    char cmdbuffAck[2048]; 
    if (iaxis> MAX_AXIS_AUX) 
    { 
        return ERR_AUX_PARAERR; 
    } 
    sprintf(cmdbuff,"MPOS(%d)=%f",iaxis,fValue);//生成对应命令的字符串 
    ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); 
}


 04

自定义API封装介绍及例程

1、自定义API封装

自定义封装API的原理实际上是利用了在线命令的机制,上位机生成由各种ZBASIC指令来达到自己想要的功能。

ZAux库便是直接利用ZBASIC命令通过ZAux_Execute方式或ZAux_DirectCommand方式发送到控制器上,相应函数可以参考ZBASIC手册对应的命令介绍。

ZAux库是完全开源库,源代码皆可从官网下载,可以在源代码中添加用户自定义的函数,用户也可以新增库进行封装。

   教学视频可点击“正运动技术PC函数库辅助库的封装”查看。


2、实用封装例程

(1)直接获取多种类型数据

用户若想要获取多种数据,如轴的命令位置,轴的反馈位置,板卡上的 IO点等等,往往都是通过多种单独独立的函数获取不同的数据,这样堆积,会导致读写次数的上位,导致程序的卡顿。
为了提升一个上位程序读取控制器数据的速度,往往可以通过自定义一个函数,快速的把数据传输到上位程序上面来,而不是通过多次循环来获取不同类型的数据。
例:假设有一个简易的三轴平台,需要读取轴0,轴1,轴2的命令位置,反馈位置,以及控制器板卡上的输入口0,输入口32,输出口0,输出口33,以及三个轴的状态。

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获取数据程序如下:
// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
#include "stdafx.h"
#include #include "zmotion.h"
#include "zauxdll2.h"
void commandCheckHandler(const char *command, int ret)
{
    if (ret)//非0则失败
    {
        printf("%s fail!return code is %d\n", command, ret);
    }
}
/*************************************************************
Description: //我的自定义直接获取数据函数
Input:       //handle          卡链接
             iaxisNum          轴的总数量
             iaxislist         轴号列表
             fDposlist         输出的命令位置值
             fMposlist         输出的反馈位置值
             iAxisstatuslist   输出的轴状态位置值,按位对应
             startIn           要获取起始的IN编号
             endIn             要获取结束的IN编号
             iIn               输出的IN状态,按位对应
             startOut          要获取起始的OUT编号
             endOut            要获取结束的OUT编号
             iOut              输出的OUT状态,按位对应
Output:      //
Return:      //错误码
*************************************************************/
int  Demo_Direct_MyGetData(ZMC_HANDLE handle,int iaxisNum, int* iaxislist, float* fDposlist,float* fMposlist,int32* iAxisstatuslist,int startIn , int endIn,int *iIn,int startOut , int endOut,int *iOut) 
{
    char cmdbuff[2048];
    char  tempbuff[2048];
    char cmdbuffAck[20480];
    //若传进来的地址为空,则退出
    if(NULL == iaxislist || NULL == fDposlist || NULL == fMposlist ||  NULL == iAxisstatuslist || NULL == iIn || NULL == iOut)
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;
    }
    //若传进来的结束编号小于起始编码,则退出
    if ((endIn<startIn)  ||  (endOut1000)
        {
            return ERR_AUX_PARAERR ;  //参数错误,字符串拼接过长
        }
    }
    temp2=endOut-startOut+1;
    if (temp2%32 == 0)
    {
        temp2=temp2/32;
    } 
    else
    {
        temp2=temp2/32+1;
    }
    //拼接OUT
    for (i=0;iendOut)
        {
            oend=endOut;
        }
        //生成命令
        sprintf(tempbuff, "OUT(%d,%d)", ostart,oend);
        strcat(cmdbuff, tempbuff);//字符串拼接
        if (i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //参数错误,字符串拼接过长
        }
    }
    printf("拼接的字符串:\n",cmdbuff);
    printf("%s\n",cmdbuff);
    ret=ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048);
    if(ERR_OK != ret)
    {
        return ret;
    }
    //printf("%s\n",cmdbuffAck);
    //printf("%d\n",strlen(cmdbuffAck));
    //
    if(0 == strlen(cmdbuffAck))
    {
        return ERR_NOACK;
    }
    float ftempbuff[200];
    int itempbuff[200];
    ZAux_TransStringtoFloat(cmdbuffAck,iaxisNum*2,ftempbuff);//字符串转换为浮点数
    //DPOS输出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%f\n",ftempbuff[i]);
        fDposlist[i]=ftempbuff[i];
    }
    //MPOS输出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%f\n",ftempbuff[i+iaxisNum]);
        fMposlist[i]=ftempbuff[i+iaxisNum];
    }
    ZAux_TransStringtoInt(cmdbuffAck,iaxisNum*3+temp2+temp,itempbuff);//字符串转换为整形
    //AXISSTATUS输出
    for(i=0;i<iaxisNum;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*2]);
        iAxisstatuslist[i]=itempbuff[i+iaxisNum*2];
    }
    //IN输出
    for(i=0;i<temp;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*3]);
        iIn[i]=itempbuff[i+iaxisNum*3];
    }
    //OUT输出
    for(i=0;i<temp2;i++)
    {
        //printf("%d\n",itempbuff[i+iaxisNum*3+temp]);
        iOut[i]=itempbuff[i+iaxisNum*3+temp];
    }
    return ERR_OK;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    char *ip_addr = (char *)"127.0.0.1";               //控制器IP地址
    ZMC_HANDLE handle = NULL;                   //连接句柄
    int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle);   //连接控制器
    if (ERR_SUCCESS != ret)
    {
        printf("控制器连接失败!\n");
        handle = NULL;
        Sleep(2000);
        return -1; 
    }
    printf("控制器连接成功!\n");
    int axis[4]={0,1,2,4};
    float d_dpos[4];
    float d_mpos[4];
    int32 d_axis_status[4];
    int d_in[10];
    int d_out[10];
    ret=Demo_Direct_MyGetData(handle,3,axis,d_dpos,d_mpos,d_axis_status,0,32,d_in,0,33,d_out);
    int i;
    printf("获取到的轴命令位置:\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t轴%d :%f",i,d_dpos[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("获取到的轴反馈位置:\n");
    for (i=0;i<3;i++)
    {
        printf("\t轴%d :%f",i,d_mpos[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("获取到的轴状态(按位对应):\n");
    for (i=0;i>(i-32*j);
        printf("    IN(%d):%d",i,tempval &(0x01));
        if (((i%8)==0)&&(i>0) )
        {
            printf("\n");
        }
    }
    printf("\n");
    printf("获取到的输出口状态:\n");
    j=0;
    for (i=0;i0) )
        {
            j++;
        }
        //转换成位
        tempval=d_out[j]>>(i-32*j);
        printf("    OUT(%d):%d",i,tempval &(0x01));
        if (((i%8)==0)&&(i>0) )
        {
            printf("\n");
        }
    }
    printf("\n");
    Sleep(20000);
    ret = ZAux_Close(handle);    //关闭连接
    commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判断指令是否执行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

(2)一行命令执行多条不同类型缓冲指令

一般点胶行业、木工行业用的较多的是连续轨迹,连续轨迹之间有插入缓冲输出,如果把运动和连续轨迹分开发送的话,难免会有局限性,可以通过自己单独封装运动函数,来达到一行命令执行多个函数的效果。
例: 假设控制一个XY两轴平台,从坐标点(0,0),(100,0)(输出口0输出50ms) → (100,100)(输出口0输出50ms) → (0,100)(输出口0输出50ms) → (0,0)(输出口0输出50ms)的轨迹,则可以通过自己封装,用一条函数,快速发送下去。
一行命令执行多个函数程序如下:
// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include #include "zmotion.h"
#include "zauxdll2.h"
void commandCheckHandler(const char *command, int ret)
{
    if (ret)//非0则失败
    {
        printf("%s fail!return code is %d\n", command, ret);
    }
}
/*************************************************************
Description: //我的自定义运动函数
Input:       //handle      卡链接
             iMoveLen      填写的运动长度
             iaxisNum      参与运动总轴数
             iaxislist     轴号列表
             fPoslist      距离列表
             iout          缓冲输出口
             outlist       缓冲输出列表(每条运动,决定是否输出,0为不输出,1为在运动后输出)
             outtime       缓冲输出时间
Output:      //
Return:      //错误码
*************************************************************/
int  Demo_Direct_MyMoveABS(ZMC_HANDLE handle,int iMoveLen,int iaxisNum, int* iaxislist, float* fPoslist,int iout,int *outlist,int outtime) 
{
    char cmdbuff[2048];
    char  tempbuff[2048];
    char cmdbuffAck[20480];
    //若传进来的地址为空,则退出
    int ret=0;
    int i;
    //先读取剩余直线缓冲
    int iBuffLen = 0;
    ret = ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(handle,iaxislist[0],&iBuffLen);
    if(iBuffLen <= iMoveLen*2)
    {
        return 1002;      //运动缓冲不够
    }
    //生成命令
    sprintf(cmdbuff, "BASE(");
    //拼接运动轴列表
    for (i=0;i1000)
        {
            return  ERR_AUX_PARAERR;  //参数错误,字符串拼接过长
        }
    }
    sprintf(tempbuff,"%d)\n",iaxislist[i]);//生成对应命令的字符串
    strcat(cmdbuff,tempbuff);
    //拼接运动
    for (i=0;i1000)
    {
        return  ERR_AUX_PARAERR;  //参数错误,字符串拼接过长
    }
    ret=ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048);
    return ret;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    char *ip_addr = (char *)"127.0.0.1";               //控制器IP地址
    ZMC_HANDLE handle = NULL;                   //连接句柄
    int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle);   //连接控制器
    if (ERR_SUCCESS != ret)
    {
        printf("控制器连接失败!\n");
        handle = NULL;
        Sleep(2000);
        return -1; 
    }
    printf("控制器连接成功!\n");
    ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,0,1);//设置轴0轴类型为1
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,1,1);//设置轴1轴类型为1
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,0,100);//设置轴0脉冲当量为100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,1,100);//设置轴1脉冲当量为100
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,0,500);//设置轴0加速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,1,500);//设置轴1加速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,0,500);//设置轴0减速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,1,500);//设置轴1减速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,0,0);//设置轴0 DPOS清0
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,1,0);//设置轴1 DPOS清0
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,0,100);//设置轴0速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,1,100);//设置轴1速度
    commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功
    ret =ZAux_Direct_SetMerge(handle,0,1);//设置开启连续插补(开启主轴的即可,如轴0,轴1插补,轴0为主轴,主轴号取决于连续插补运动指令轴列表的第一个轴号)
    int axis[2]={0,1};
    float POS[12]={0,0,0,100,100,100,100,0,0,0};
    int otlist[5]={0,1,1,1,1};
    ZAux_Trigger(handle);//触发示波器
    ret = Demo_Direct_MyMoveABS(handle,5,2,axis,POS,0,otlist,50);//
    commandCheckHandler("Demo_Direct_MyMoveABS", ret) ;//判断指令是否执行成功
    Sleep(20000);
    ret = ZAux_Close(handle);    //关闭连接
    commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判断指令是否执行成功
    printf("connection closed!\n");
    handle = NULL;
    return 0;
}

企业微信截图_20230817091309.png

企业微信截图_20230817091322.png

3、例程讲解可点击→正运动技术自定义API封装例程查看。

完整代码获取地址

8B814CE228114CDA46E59DCB3EA9DDDB.png
本次,正运动技术全国产EtherCAT运动控制边缘控制器(二):统一的上位机API接口,就分享到这里

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正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发,是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才,在坚持自主创新的同时,积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究,是国内工控领域发展最快的企业之一,也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有:运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等等。

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