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運動控制卡

EtherCAT運動控制卡的總線軸參數設置和軸運動

發布日期：2022-10-09 點擊率：113

  • 關鍵詞：正運動技術,EtherCAT,運動控制卡


  • 摘要：今天，正運動技術為大家分享一下《EtherCAT運動控制卡的總線軸參數設置和軸運動》。在正式學習之前，我們先了解一下正運動技術的運動控制卡ECI2618和ECI2828。這兩款產品分別是6軸，8軸運動控制卡。


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今天，正運動技術為大家分享一下《EtherCAT運動控制卡的總線軸參數設置和軸運動》。在正式學習之前，我們先了解一下正運動技術的運動控制卡ECI2618和ECI2828。這兩款產品分別是6軸，8軸運動控制卡。


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ECI2618支持6軸脈沖輸入與編碼器反饋，板載24點輸入，16點輸出，2AD，2DA，支持手輪接口，其中特定輸出口支持高速PWM控制。


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ECI2828支持8軸總線型輸入與編碼器反饋，板載24點輸入，16點輸出，2路AD，2路DA，支持手輪接口，其中特定輸出口支持高速PWM控制。 


ECI2618，ECI2828均使用同一套API函數，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開發語言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平臺，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系統。


接下來，進入正題。本節我們主要給大家分享一下EtherCAT運動控制卡之ECI2820如何使用C#進行EtherCAT總線軸運動和軸參數設置。


一ECI2828運動控制卡硬件介紹


ECI2828系列運動控制卡支持多達 16 軸直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸、機械手指令等；采用優化的網絡通訊協議可以實現實時的運動控制。


ECI2828系列運動運動控制卡支持以太網，232 通訊接口和電腦相連，接收電腦的指令運行，可以通過EtherCAT總線和CAN總線去連接各個擴展模塊，從而擴展輸入輸出點數或運動軸。


ECI2828系列運動控制卡的應用程序可以使用 VC,VB，VS，C++，C#等軟件來開發，程序運行時需要動態庫 zmotion.dll。調試時可以把ZDevelop軟件同時連接到控制器，從而方便調試、方便觀察。


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二C#語言進行運動控制開發


1.新建WinForm項目并添加函數庫


（1）在VS2015菜單“文件”→“新建”→ “項目”，啟動創建項目向導。


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（2）選擇開發語言為“Visual C#”和.NET framework 4以及Windows 窗體應用程序。


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（3）找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數庫，路徑如下(64位庫為例)：


A、進入廠商提供的光盤資料找到“8.PC函數”文件夾，并點擊進入。


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B、選擇“函數庫2.1”文件夾。


C、選擇“Windows平臺”文件夾。


D、根據需要選擇對應的函數庫這里選擇64位庫。


E、解壓C#的壓縮包,里面有C#對應的函數庫。


image.png


F、函數庫具體路徑如下。


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（4）將廠商提供的C#的庫文件以及相關文件復制到新建的項目中。


A、將zmcaux.cs文件復制到新建的項目里面中。


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B、將zaux.dll和zmotion.dll文件放入bindebug文件夾中。


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（5）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。 


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（6）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。


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至此項目新建完成，可進行C#項目開發。


2.PC函數介紹


A、PC函數手冊也在光盤資料里面，具體路徑如下：“光盤資料8.PC函數函數庫2.1Motion函數庫編程手冊 V2.1.pdf”。


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B、PC編程，一般如果網口對控制器和工控機進行鏈接。網口鏈接函數接口是ZAux_OpenEth（）；如果鏈接成功，該接口會返回一個鏈接句柄。通過操作這個鏈接句柄可以實現對控制器的控制。


ZAux_OpenEth()接口說明：


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項目應用截圖：


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C、我們會提供EtherCAT總線初始化的basic代碼，可以通過指令ZAux_BasDown（）將總線初始化的basic代碼下載到控制器中，從而實現EtherCAT總線軸的初始化。 


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D、使用PC函數庫里面的相關的函數接口，通過操作鏈接句柄“g_handle”，對控制器進行軸參數的設置和獲取。


軸參數設置相關函數接口：


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軸運動速度設置接口說明： 


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E、使用ZAux_BusCmd_SDORead()和ZAux_BusCmd_SDOWrite()接口，實現對總線驅動器SDO參數的讀寫。 


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 image.png


3、C#開發實現EtherCAT總線軸運動


（1）EtherCAT總線軸運動控制例程界面如下。


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（2）例程簡易流程圖。


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（3）EtherCAT總線初始化Basic程序介紹，先將該程序下載到控制器中，PC再調用下面的總線初始化函數，即可完成總線初始化。


'********************ECAT總線初始化****************

global ConST BUS_TYPE = 0        '總線類型。

global ConST MAX_AXISNUM = 16      '最大軸數

global ConST Bus_Slot  = 0        '槽位號0

global ConST Bus_AxisStart   = 0    '總線軸起始軸號


global Bus_InitStatus      '總線初始化完成狀態

Bus_InitStatus = -1

global  Bus_TotalAxisnum      '檢查掃描的總軸數

delay(3000)            '延時3S等待驅動器上電

Ecat_Init()

end


global sub Ecat_Init()

  '初始化還原軸類型

  for i=0 to MAX_AXISNUM - 1              

    AXIS_ENABLE(i) = 0

    ATYPE(i)=0  

  next

  '掃描總線  

  Bus_InitStatus = -1

  Bus_TotalAxisnum = 0  

  SLOT_STOP(Bus_Slot)

  DELAY(200)

  SLOT_SCAN(Bus_Slot)

  '如果掃描成功                      

  if return then 

    

    ?"總線掃描成功","連接設備數："NODE_COUNT(Bus_Slot)

    ?

    ?"開始映射軸號"

    '遍歷總線下所有從站節點

    for i=0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1            

      '判斷當前節點是否有電機

      if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i) <>0 then      

        for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i)-1

          '映射軸號

          AXIS_ADDRESS(Bus_AxisStart+i)=Bus_TotalAxisnum+1

          '設置控制模式 65-位置 66-速度 67-轉矩       

          ATYPE(Bus_AxisStart+i)=65

          '設置PROFILE功能                

          DRIVE_PROFILE(Bus_AxisStart+i)= 4

          '每軸單獨分組            

          DISABLE_GROUP(Bus_AxisStart+i)              

          '映射驅動器上的IO起始地址

          DRIVE_IO(Bus_AxisStart+i) = 128 + (Bus_AxisStart+i)*16  

          '設置限位信號

          REV_IN(Bus_AxisStart+i) = 128 + (Bus_AxisStart+i)*16 

          FWD_IN(Bus_AxisStart+i) = 129 + (Bus_AxisStart+i)*16

          DATUM_IN(Bus_AxisStart+i) = 130 + (Bus_AxisStart+i)*16

          INVERT_IN(128 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

          INVERT_IN(129 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

          INVERT_IN(130 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

          '總軸數+1

          Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1              

        next

      endif

      

    next

    

    ?"軸號映射完成","連接總軸數："Bus_TotalAxisnum

    WA 2000

    '啟動總線

    SLOT_START(Bus_Slot)            

    if return then 

      ?"總線開啟成功"

      

      ?"開始清除驅動器錯誤(根據驅動器數據字典設置)"

      for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1 

        

        DRIVE_CONTROLWORd(i)=128          '根據驅動器數據字典

        wa 100

        DRIVE_CONTROLWORd(i)=6

        wa 100

        DRIVE_CONTROLWORd(i)=15

        wa 100

      next

      

      ?"驅動器錯誤清除完成"

      wa 100


      ?"清除控制器錯誤"

      DATUM(0)

      DRIVE_CLEAR(0)

      ?"控制器錯誤清除完成"

      wa 100

            

      ?"軸使能準備"

      for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1

        base(i)

        AXIS_ENABLE=1

      next

      '使能總開關

      WDOG=1                      

      Bus_InitStatus  = 1

      ?"軸使能完成"

    else

      ?"總線開啟失敗"

      Bus_InitStatus = 0

    endif

    

  else

    ?"總線掃描失敗"

    Bus_InitStatus = 0

  endif

end sub



（4）在連接按鈕的事件處理函數中調用接口ZAux_OpenEth（），實現與控制器的連接。


//網口連接控制器

private void C_Open_Eth_Click(object sender, EventArgs e)

{

      zmcaux.ZAux_OpenEth(C_Ip_Address.Text, out g_handle);

      if (g_handle != (IntPtr)0)

      {

           this.Text = "已連接";

           timer1.Enabled = true;

      }

}



（5）通過定時器更新控制器軸參數和總線軸初始化情況。


//定時器

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

{

    int ret = 0;

    float[] f_AxisPara = new float[10];

    int[] i_AxisPara = new int[10];

    if (g_handle != (IntPtr)0)

    {

        //獲取軸參數,軸狀態

        m_axisnum = Convert.ToInt32(C_Move_Axis.Text);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisEnable(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[0]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[0]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[1]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisStatus(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[1]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[2]);

        if (ret == 0)

        {    

            C_AxisEnable.Text = (i_AxisPara[0] == 0) ? "off" : "on";

            C_AxisMpos.Text = f_AxisPara[0].ToString();

            C_AxisDpos.Text = f_AxisPara[1].ToString();

            C_AxisStatus.Text = i_AxisPara[1].ToString();

            C_AxisIdle.Text = i_AxisPara[2].ToString();

        }

        //如果已經加載文件并且正在初始化---讀取總線初始化狀態

        if (g_basflag && g_InitStatus == -1)

        {

              float tempstatus = -1;

              int m_BusNodeNum = 0;

              float m_BusAxisNum = 0;

              ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "BUS_TYPE", ref Bus_type);            //讀取BAS文件中的變量判斷總線類型

              ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref tempstatus);        //讀取BAS文件中的變量判斷總線初始化完成狀態

              ret += zmcaux.ZAux_BusCmd_GetNodeNum(g_handle, 0, ref m_BusNodeNum);              //讀取槽位0上節點個數。

              ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref m_BusAxisNum);      //讀取BAS文件中的變量判斷掃描的總軸數

              g_InitStatus = (int)tempstatus;

              if (ret == 0 && g_InitStatus != -1)

             {

                  C_Bus_Status.Text = (g_InitStatus == 1) ? "初始化成功" : "初始化失敗";

                  C_NodeNum.Text = m_BusNodeNum.ToString();

                  C_AxisNum.Text = m_BusAxisNum.ToString();

             }

         }

     }

}



（6）通過BAS文件下載按鈕的事件處理函數，調用BAS文件下載接口將廠商提供的EtherCAT總線初始化的Basic代碼下載到控制器中。


//下載總線初始化的BAS文件到控制器

private void C_Download_Click(object sender, EventArgs e)

{

      if (g_handle == (IntPtr)0)

      {

            MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");

      }

      else

      {

            int ret = 0;

            string strFilePath;

            OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog();

            openFileDialog1.InitialDirectory = "";

            openFileDialog1.Filter = "配置文件(*.bas)|*.bas";

            openFileDialog1.RestoreDirectory = true;

            openFileDialog1.FilterIndex = 1;

            //打開配置文件

            if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK)            

            {

                strFilePath = openFileDialog1.FileName;

                C_BasFile.Text = strFilePath;

               //下載到ROM

                ret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 1);               

                if (ret != 0)

                {

                     MessageBox.Show("文件下載失敗!", "提示");

                }

                else

                {

                      MessageBox.Show("文件下載成功", "提示");

                }    

             }

      }

}


（7）通過總線初始化按鈕的事件處理函數調用運行basic程序里的總線初始化函數進行總線初始化。


//總線初始化，下載ROM時程序會自動初始化一次

private void C_BusInit_Click(object sender, EventArgs e)

{

    if (g_handle == (IntPtr)0)

    {

        MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");

    }

    else

    {

        int ret;

        if (g_basflag && (g_InitStatus != -1))

        {

            g_InitStatus = -1;

            StringBuilder buffer = new StringBuilder(10240);

            C_Bus_Status.Text = "初始化未完成";

            //調用basic程序中的總線初始化函數Ecat_Init()

            ret = zmcaux.ZAux_Execute(g_handle, "RUNTASK 1,Ecat_Init", buffer, 0);

        }  

     }

}



（8）通過設置按鈕的事件處理函數來設置軸參數。


//軸參數設置按鈕

private void AxisParaSet_Click(object sender, EventArgs e)

{

    int ret = 0;

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

}




（9）通過運動按鈕的事件處理函數來控制軸運動。


//持續正轉運動

private void C_Button_Fwd_Click(object sender, EventArgs e)

{

    int ret = 0;

    //更新軸參數

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

    //持續正方向運動

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, m_axisnum, 1);

}

//反轉

private void C_Button_Rev_Click(object sender, EventArgs e)

{

    //更新軸參數

    int ret = 0;

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

    //持續負方向運動

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, m_axisnum,-1);

}


（10）通過SDO讀寫按鈕的事件處理函數來讀寫驅動器的SDO參數。


private void C_Sdo_Read_Click(object sender, EventArgs e)       //ETHERCAT讀取

{

    if (g_handle == (IntPtr)0)

    {

        MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");

        return;

    }

    int ret = 0;

    string str;

    uint m_sdo_node2 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode1.Text);

    str = Convert.ToString(C_SdoReg1.Text);

    uint m_sdo_index2 = uint.Parse(str, System.Globalization.NumberStyles.AllowHexSpecifier);

    uint m_sdo_sub2 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub1.Text);

    uint m_sdo_type2 = Convert.ToUInt32(C_SdoType1.SelectedIndex.ToString()) + 1;

    int m_sdo_data2 = 0;

    if (Bus_type == 0)

    {

        ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDORead(g_handle, 0, m_sdo_node2, m_sdo_index2, m_sdo_sub2, m_sdo_type2, ref m_sdo_data2);

        if (ret != 0)

        {

            MessageBox.Show("讀取失敗");

            return;

        }

        C_Sdodata1.Text = m_sdo_data2.ToString();

    }

    else

    {

        MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");

        return;

    }


}


private void C_Sdo_Write_Click(object sender, EventArgs e)      //ETHERCAT寫

{

    if (g_handle == (IntPtr)0)

    {

        MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");

        return;

    }

    int ret = 0;

    string str;

    uint m_sdo_node1 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode0.Text);

    str = Convert.ToString(C_SdoReg0.Text);

    uint m_sdo_index1 = uint.Parse(str, System.Globalization.NumberStyles.AllowHexSpecifier);

    uint m_sdo_sub1 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub0.Text);

    uint m_sdo_type1 = Convert.ToUInt32(C_SdoType0.SelectedIndex.ToString()) + 1;

    int m_sdo_data1 = Convert.ToInt32(C_Sdodata0.Text);

    if (Bus_type == 0)

    {

        ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWrite(g_handle, 0, m_sdo_node1, m_sdo_index1, m_sdo_sub1, m_sdo_type1, m_sdo_data1);

        if (ret != 0)

        {

            MessageBox.Show("寫入失敗");

            return;

        }

    }

    else

    {

        MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");

        return;

    }

}



4.調試與監控


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。


（1）連接ZDevelop軟件，對軸參數和軸狀態進行監控。


image.png

image.png


（2）總線軸運動與軸參數設置演示


image.png


本次，正運動技術EtherCAT運動控制卡的總線軸參數設置和軸運動，就分享到這里。


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本文由正運動技術原創，歡迎大家轉載，共同學習，一起提高中國智能制造水平。文章版權歸正運動技術所有，如有轉載請注明文章來源。


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