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技术分享

皮带同步跟随:EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发(十四)

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运动控制卡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。

运动控制卡XPCIE1032H.png

XPCIE1032H运动控制卡支持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运动控制卡搭配MotionRT7运动控制实时内核,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。

XPCIE1032H控制卡架构图.png


➜XPCIE1032H运动控制卡与MotionRT7运动控制实时内核的配合具有以下优势:
优势.png

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。

多种上位机开发方式.png

➜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。

运动控制项目开发.png

➜与传统PCI/PCIe卡和PLC的测试数据结果对比:

核内交互数据.png

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。
XPCIE1032H控制卡安装
  • 关闭计算机电源。

  • 打开计算机机箱,选择一条空闲的XPCIE卡槽,用螺丝刀卸下相应的挡板条。

  • 将运动控制卡插入该槽,拧紧挡板条上的固定螺丝。

XPCIE1032H驱动安装与建立连接参考往期文章 EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发(一):驱动安装与建立连接



一、C#语言进行运动控制项目开发
1.解压下载的安装包找到“ Zmcaux.cs ”,“ zauxdll.dll ”,“ zmotion.dll ”放入到项目文件中。
(1)“Zmcaux.cs”放在项目根目录文件中,与bin目录同级。

1.png

(2)“zauxdll.dll”,“zmotion.dll”放在bin → Debug。

2.png

2.用vs打开新建的项目文件,在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有,然后鼠标右键点击zmcaux.cs文件,点击包括在项目中。

3.png

3.双击Form1.cs里面的Form1,出现代码编辑界面,在文件开头写入using cszmcaux,并声明控制器句柄g_handle。

4.png



二、PC函数介绍
PC函数手册也在光盘资料里面,具体路径如下:“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册 V2.1.pdf”。

函数下载路径.png

指令8.png

指令11.png

指令27.png

指令228.png


三、同步跟随运动介绍

同步跟随运动 -- MOVESYNC


此运动可以简拆成两部分组成(同步+跟随),整个过程由同步和跟随组成;
同步过程:是实现追上目标并获得和目标同样的运动速度;

跟随过程:是在同步过程完成后与产品保持相对静止运动的过程,在此过程中可以引用其他运动动作,以实现点胶、分拣等工艺动作。


同步跟随运动的重点说明


1.同步+跟随的过程一般分为3段:加速段(同步过程)、同步段(跟随过程)、减速段(复位过程)

2.加速时间:作用于同步过程,指示同步要在运动触发后多久完成,单位MS;

3.匀速时间:作用于跟随过程,指示在同步运动结束后,跟随过程持续时间,单位MS,此处需要注意与加工动作耗时的搭配;如果跟随时间小于加工时间,则可能出现部分加工过程不在跟随过程完成(轨迹会出现偏差);

4.减速时间:作用于减速度,指示加工完成回到指定位置等待下一次触发过程的归位时间,单位MS。


四、例程说明
1.C#例程界面如下。

C#例程界面.png

2.例程实现逻辑解读简图。

例程实现逻辑解读简图.png

3.在Form1的构造函数中调用接口ZAux_FastOpen(),使在系统初始化的时候自动链接控制器。

//LOCAL 链接
private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (G_CardHandle == (IntPtr)0)
    {
        btn_Close_Click(sender, e);
    }
    zmcaux.ZAux_FastOpen(5, comboBox1.Text, 1000, out G_CardHandle);
    if (G_CardHandle != (IntPtr)0)
    {
        this.Text = "已链接";
        timer1.Enabled = true;
    }
    else
    {
        MessageBox.Show("链接失败,请选择正确的LOCAL!");
    }
}
4.定时器运行获取锁存位置信息。
private void timer2_Tick(object sender, EventArgs e)
{
    int iret = 0;
    float[] MarkNum = new float[2];
    float[] RegistPos = new float[1000];
    iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text), 1, MarkNum);        //获取锁存触发次数
    m_RegistCount = (int)MarkNum[0];
    this.DataGridView2.Rows[0].Cells[1].Value = m_RegistCount.ToString();
    //显示到列表
    if (m_RegistCount > m_RegistShow)                   //锁存数量大于显示
    {
        int iNum = m_RegistCount - m_RegistShow;
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + m_RegistShow, iNum, RegistPos);        //获取锁存触发次数
        for (int i = 0; i < iNum; i++)
        {
            this.DataGridView2.Rows[m_RegistShow + i + 1].Cells[1].Value = RegistPos[i].ToString();
        }
        m_RegistShow = m_RegistCount;
    }
    else if (m_RegistCount < m_RegistShow)                             //锁存循环溢出
    {
        int iNum = Convert.ToInt32(Text_TabNum.Text) - m_RegistShow - 1;
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + m_RegistShow, iNum, RegistPos);        //获取锁存触发次数
        for (int i = 0; i < iNum; i++)
        {
            this.DataGridView2.Rows[m_RegistShow + i + 1].Cells[1].Value = RegistPos[i].ToString();
        }
        m_RegistShow = 0;
    }
}
5.同步跟随线程触发并执行同步跟随动作。
public void SubMoveSync()
{
    int iret = 0;
    int[] iAxisList = new int[2] { 0, 1 };
    int[] iTime = new int[3];
    iTime[0] = Convert.ToInt32(TextAccTime.Text);
    iTime[1] = Convert.ToInt32(TextSyncTime.Text);
    iTime[2] = Convert.ToInt32(TextBackTime.Text);
    float[] fWaitPos = new float[2];
    fWaitPos[0] = Convert.ToSingle(TextXpos.Text);
    fWaitPos[1] = Convert.ToSingle(TextYpos.Text);
    float fOffPos = Convert.ToSingle(TextOffpos.Text);
    float fPdAxisPos = 0;       //当前皮带轴位置
    float[] fMakrPos = new float[2];          //当前加工产品锁存编码器的位置
    int iMaxNum = Convert.ToInt32(Text_TabNum.Text);
    float imode = 0;
    if (radioBtnX.Checked)
    {
        imode = 0 + (float)(Convert.ToSingle(TextAngle.Text) / 180.0 * Math.PI);        //X方向跟随
    }
    else
    {
        imode = 10 + (float)(Convert.ToSingle(TextAngle.Text) / 180.0 * Math.PI);       //Y方向跟随  
    }
    while (true)
    {
        if ((m_RegistCount != 0) && (iWorkCount < iMaxNum))              //锁存 已经触发加工数量小于总锁存数
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + iWorkCount, 1, fMakrPos);    //获取当前准备加工的锁存位置
        }
        else if (iWorkCount > iMaxNum)    //锁存坐标已经溢出,数据保存在锁存前面
        {
            iWorkCount = iWorkCount - m_RegistCount;        //从下个循环开始取值
            if (iWorkCount < m_RegistCount)
            {
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + iWorkCount, 1, fMakrPos);    //获取当前准备加工的锁存位置
            }
            else
            {
                continue;
            }
        }
        //锁存事件未触发
        if (m_RegistCount == 0 || m_RegistCount == iWorkCount)
        {
            continue;
        }
        //等待传送带位置运动超过开始跟随位置
        do
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(G_CardHandle, 2, ref fPdAxisPos);            //获取当前编码轴位置
        } while (fPdAxisPos < fOffPos + fMakrPos[0]);
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[0], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步启动加速段,
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[1], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步启动匀速速段,匀速时间
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[2], 0, -1, 2, iAxisList, fWaitPos);      //结束同步走到待机位置
        int Axisidle = 0;
        do
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(G_CardHandle, iAxisList[0], ref Axisidle);            //等待主轴跟随完毕
        } while (Axisidle == 0);
        iWorkCount++;
    }
}


五、调试与运行
1.用X方向跟随(Y方向同理),输入X方向跟随参数。

参数设置.png

如下图,锁存通过输入0号触发,触发多次,将数据提供给同步跟随并触发同步跟随波形,波形图中,X跟随轴在前5S内实现同步后,与皮带轴在2S内保持相同速度相对运行,跟随结束后在5S内归位完成。

示波器波形图1.png

示波器波形图2.png

源代码下载地址.png

本次,正运动技术皮带同步跟随 :EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发(十四),就分享到这里。

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