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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運動控制實時內核，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運動控制實時內核進行項目開發時，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、新建C#項目（VS2022）
到正運動技術官網的下載中心選擇需要的平臺庫文件。
下載地址： http://www.zmotion.com.cn/download_list_21.html
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。
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，選中項目，右鍵“添加”->“現有項”，選中zmcaux.cs文件添加進在項目中。
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、相關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”。
其他基本軸參數相關PC函數:
在form設計界面找到需要用到的控件拖拽到窗體中進行UI界面設計，設計效果圖如下。
三、相關程序以及設計思路
本例程以XPLCIE1032H搭載在MotionRT7實時內核上，通過EthereCAT總線口接一個松下伺服驅動器為節點0為例子，如下圖：
例程配套的basic程序（總線初始化腳本文件）如下，用戶可根據實際需求配置總線節點數量，驅動器pdo等參數（ 例程中pdo列表配置的是18，該列表中同時包含607A-周期位置、60FF-周期速度、6071-周期力矩的數字字典，因此可以支持總線三種模式的切換 ）。
關于pdo列表的配置可以打開zbasic編程手冊，搜索DRIVE_PROFILE指令。
'ECAT總線初始化
GLOBAL CONST BUS_TYPE = 0 '總線類型。可用于上位機區分當前總線類型
GLOBAL CONST Bus_Slot = 0 '槽位號0（單總線控制器缺省0）
GLOBAL CONST Bus_AxisStart = 0 '總線軸起始軸號
GLOBAL CONST Bus_NodeNum = 1 '總線配置節點數量,用于判斷實際檢測到的從站數量是否一致
GLOBAL MAX_AXISNUM '最大軸數
MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0)
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，不同驅動器自身上電時間不同，具體根據驅動器調整延時
?"總線通訊周期：",SERVO_PERIOD,"us"
Ecat_Init() '初始化ECAT總線
END
GLOBAL SUB Ecat_Init()
local Node_Num,Temp_Axis,Drive_Vender,Drive_Device,Drive_Alias
RAPIDSTOP(2)
for i=0 to SYS_ZFEATURE(0) - 1 '初始化還原軸類型
AXIS_ENABLE(i) = 0
ATYPE(i) = 0
DELAY(20)
next
Bus_InitStatus = -1
Bus_TotalAxisnum = 0
SLOT_STOP(Bus_Slot)
DELAY(200)
SLOT_SCAN(Bus_Slot) '掃描總線
if return then
?"總線掃描成功","連接從站設備數："NODE_COUNT(Bus_Slot)
'判斷總線檢測數量是否為實際接線數量
if NODE_COUNT(Bus_Slot) <> Bus_NodeNum then
?"掃描節點數量與程序配置數量不一致!" ,"配置數量:"Bus_NodeNum,"檢測數量："NODE_COUNT(Bus_Slot)
Bus_InitStatus = 0 '初始化失敗。報警提示
endif
'開始映射軸號
for Node_Num = 0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1 '遍歷掃描到的所有從站節點
Drive_Vender = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,0) '讀取驅動器廠商
Drive_Device = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,1) '讀取設備編號
Drive_Alias = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,3) '讀取設備撥碼ID
if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) <> 0 then '判斷當前節點是否有電機
for j = 0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) - 1 '根據節點帶的電機數量循環配置軸參數(針對一拖多驅動器)
Temp_Axis = Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum '軸號按NODE順序分配
BASE(Temp_Axis)
AXIS_ADDRESS = Bus_TotalAxisnum+1 '映射軸號
ATYPE = 65 '設置控制模式 65-位置 66-速度 67-轉矩
DRIVE_PROFILE = 18 '驅動器PDO可設置為模式18
DISABLE_GROUP(Temp_Axis) '每軸單獨分組
Bus_TotalAxisnum = Bus_TotalAxisnum+1 '總軸數+1
next
endif
next
?"軸號映射完成","連接總軸數："Bus_TotalAxisnum
WA 200
SLOT_START(Bus_Slot) '啟動總線
if return then
WDOG = 1 '使能總開關
?"開始清除驅動器錯誤"
for i = Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1
BASE(i)
DRIVE_CLEAR(0)
DELAY 50
?"驅動器錯誤清除完成"
DATUM(0) '清除控制器軸狀態錯誤"
WA 100
'"軸使能"
AXIS_ENABLE = 1
next
Bus_InitStatus = 1
?"軸使能完成"
?"總線開啟成功"
else
?"總線開啟失敗"
Bus_InitStatus = 0
endif
else
?"總線掃描失敗"
Bus_InitStatus = 0
endif
ENDSUB
1、通過LOCAL鏈接的方式鏈接到運動控制卡。
private void Connect_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
DisConnect_Button_Click(sender, e);
}
//MotionRT7通過local連接的方式連接到控制器
zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "local", 1000, out g_handle);
if (g_handle != (IntPtr)0)
{
this.Text = "已鏈接";
timer1.Enabled = true; //連接成功后開啟定時器
Connect_Button.BackColor = Color.Green;
MessageBox.Show("鏈接成功");
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
}
}
2、選擇編輯好的BAS腳本文件下載到控制器ram（掉電不保存）。
注意：下載完成之后會自動執行bas程序進行總線初始化。
private void BasDownLoad_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
}
else
{
int tmpret = 0;
string strFilePath;
//顯示一個標準對話框,提示用戶打開想要選擇的bas文件
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;
//下載到RAM,下載完成之后會自動運行一次bas程序,執行總線初始化
tmpret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 0);
if (tmpret != 0)
{
MessageBox.Show("文件下載失敗!", "提示");
}
else
{
DownLoadFlag = true; //更新文件下載標志
MessageBox.Show("文件下載成功!", "提示");
}
}
}
}
3、初始化程序執行后，通過ZAux_Direct_GetUserVar函數接口，可以讀取basic程序自定義的變量—在此案例，獲取的是總線初始化映射軸數量、總線初始化起始軸號和總線初始化完成狀態。
GLOBAL CONST Bus_AxisStart '總線軸起始軸號
GLOBAL Bus_InitStatus '總線初始化完成狀態
GLOBAL Bus_TotalAxisnum '檢查掃描的總軸數
使用定時器，對總線軸數量，總線起始軸號，初始化狀態等總線初始化信息進行更新。
private void Update_EcatInitMessage()
{
//讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總軸數
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref EcatAxisNum);
//讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總線起始軸號
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_AxisStart", ref EcatStartAxisNum);
//讀取basic程序自定義變量--總線初始化的初始化狀態
zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref EcatInitStatus);
//刷新界面總線初始化信息
if (EcatInitStatus == 1 && DownLoadFlag == true)
{
BusAxisNum_Label.Text = "總線軸數量 : " + EcatAxisNum.ToString();
BusStartAxis_Label.Text = "總線起始軸 : " + EcatStartAxisNum.ToString();
InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 成功";
}
else if(EcatInitStatus == 0 && DownLoadFlag == true)
{
BusAxisNum_Label.Text = "總線軸數量 : " + EcatAxisNum.ToString();
BusStartAxis_Label.Text = "總線起始軸 : " + EcatStartAxisNum.ToString();
InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 失敗";
}
else
{
InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 未完成";
}
}
4、定時器中加入ZAux_Direct_GetUnits等函數接口對軸的脈沖當量、運行速度、加速度、減速度、軸類型、DPOS、MPOS、軸狀態和軸的運動狀態進行實時的監控并反饋。
private void Update_AxisPara()
{
int CurAxisAtype = 0; //當前軸類型
int CurAxisIdle = 0; //當前軸運動完成標志
int CurAxisStatus = 0; //當前軸狀態
float CurAxisDpos = 0; //當前軸規劃位置(DPOS)
float CurAxisMpos = 0; //當前軸反饋位置(MPOS)
float CurAxisUnits = 0; //當前軸脈沖當量
float CurAxisSpeed = 0; //當前軸運行速度
float CurAxisAccel = 0; //當前軸加速度
float CurAxisDecel = 0; //當前軸減速度
if (DownLoadFlag == true)
{
//更新當前運動的軸
MoveAxis = Convert.ToInt32(AxisNum_Value.Text);
//讀取當前軸的脈沖當量
zmcaux.ZAux_Direct_GetUnits(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisUnits);
//讀取當前軸的運行速度
zmcaux.ZAux_Direct_GetSpeed(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisSpeed);
//讀取當前軸的加速度
zmcaux.ZAux_Direct_GetAccel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAccel);
//讀取當前軸的減速度
zmcaux.ZAux_Direct_GetDecel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDecel);
//讀取當前軸的軸類型
zmcaux.ZAux_Direct_GetAtype(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAtype);
//讀取當前軸的規劃位置(DPOS)
zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDpos);
//讀取當前軸的反饋位置(MPOS)
zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisMpos);
//讀取當前軸是否運動完成
zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisIdle);
//讀取當前軸的軸狀態
zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisStatus(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisStatus);
//刷新界面的軸參數信息
DPOS_Label.Text = "DPOS位置: " + CurAxisDpos;
MPOS_Label.Text = "MPOS位置: " + CurAxisMpos;
AxisState_Label.Text = "軸 狀 態: " + CurAxisStatus;
//運動結束信息刷新
if (CurAxisIdle == 0)
{
Idle_Label.Text = "運動狀態: 運動中";
}
else
{
Idle_Label.Text = "運動狀態: 停止中";
}
//軸類型信息刷新
if (CurAxisAtype == 65)
{
AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 65(CSP)";
}
else if (CurAxisAtype == 66)
{
AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 66(CSV)";
}
else if (CurAxisAtype == 67)
{
AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 67(CST)";
}
else
{
AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: " + CurAxisAtype;
}
}
}
5、當PDO包含607A時，ATYPE可設置為65，周期位置模式，此時使用運動指令控制電機運動。
通過文本控件的TextChanged（更改text屬性引發的事件）事件，設置軸的脈沖當量、運行速度、加速度、減速度參數。
//脈沖當量變化
private void Units_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//設置軸的脈沖當量
zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Units_Value.Text));
}
//運行速度變化
private void Speed_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//設置軸的運行速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Speed_Value.Text));
}
//加速度變化
private void Accel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//設置軸的加速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Accel_Value.Text));
}
//減速度變化
private void Decel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
//設置軸的減速度
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Decel_Value.Text));
}
軸的基本參數設置完成后，可以通過按鈕控件的MouseDown（鼠標在組件上方并按下時發生）事件，調用單軸持續運動的函數ZAux_Direct_Single_Vmove指令，函數第三個參數設置為1（正向）使電機往正方向持續運動；
通過按鈕控件的MouseUp（鼠標在組件上方并釋放時發生）事件，調用單軸停止運動的函數指令ZAux_Direct_Single_Cancel，使電機運動停止。
同理，負方向運動只需要將ZAux_Direct_Single_Vmove函數指令的第三個參數設置為-1（負向）使電機往負方向持續運動。
//正向持續
private void PosiTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
//單軸持續運動--正向
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, 1);
}
//正向停止
private void PosiTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
{
//單軸停止運動
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);
}
//負向持續
private void NegaTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
//單軸持續運動--負向
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, -1);
}
//負向停止
private void NegaTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
{
//單軸停止運動
zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);
}
6、當PDO包含60FF時，ATYPE可設置為66，周期速度模式，限制最大力矩。使用DAC指令控制電機以設置值的速度運行，速度單位有兩個，脈沖數/S和R/MIN，有驅動器確定，使用時先給較小的數值，觀察電機速度情況，再加大。
特別地，將DAC值置為0，電機停止轉動；DAC值為負，電機負向轉動。
private void SpeedValue_Config_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
int ret1, ret2;
//設置周期速度模式的DAC值
ret1 = zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(CSV_Value.Text));
//周期速度模式限制轉矩
ret2 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(TorqueLimit_Value.Text));
if (ret1 == 0 && ret2 == 0)
{
MessageBox.Show("設置成功!", "提示");
}
else
{
MessageBox.Show("設置失敗!", "提示");
}
}
7、當PDO包含6071時，ATYPE可設置為67，周期力矩模式，限制最大速度。此時使用DAC指令控制電機以設置值的力矩運行，DAC值范圍0-1000，對應0-100%的6071設置值，比如DAC=10，此時電機力矩=1%的6071值。
特別地，將DAC值置為0，電機停止轉動；DAC值為負，電機負向轉動。
CST周期力矩模式時，力矩給定要從小到大給定，驅動器內部要做好速度限制，防止飛車出現安全事故。
private void CST_Set_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
int ret1,ret2,ret3;
//周期力矩模式設置總線軸最大轉矩
ret1 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(MaxTorque_Value.Text));
//周期力矩模式設置總線軸目標轉矩
ret2 = zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(TargetTorque_Value.Text));
//周期力矩模式的速度限制--匯川驅動器的最大限速數字字典是607Fh
ret3 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWriteAxis(g_handle, (uint)MoveAxis, 0x607F, 0, 7, Convert.ToInt32(SpeedLimit_Value.Text));
if (ret1 == 0 && ret2 == 0 && ret3 == 0)
{
MessageBox.Show("設置成功!", "提示");
}
else
{
MessageBox.Show("設置失敗!", "提示");
}
}
8、通過單選框控件的CheckedChanged（checked屬性更改時發生的事件）事件，對切換的模式進行軸類型的設置，并將DAC置0，防止實際加工情況時事故的發生。
速度模式下限制最大力矩，力矩模式下限制最大速度一般都是通過SDO讀寫驅動器參數的。
//周期位置模式
private void CSP_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
//將軸類型設置成65-周期位置模式
zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 65);
//將DAC置0,防止切換成周期速度模式或周期力矩模式時出現事故
zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
//周期速度模式
private void CSV_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
//將軸類型設置成66-周期速度模式
zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 66);
//將DAC置0,防止切換成周期力矩模式時出現事故
zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
//周期力矩模式
private void CST_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
return;
}
//將軸類型設置成67-周期力矩模式
zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 67);
//將DAC置0,防止切換成周期速度模式時出現事故
zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
四、運行效果
1、 運行效果如下圖所示
（1）周期位置模式運行結果。
（2）周期速度模式運行結果。
（3）周期力矩模式運行結果。
2、視頻講解
完整代碼獲取地址
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本次，正運動技術EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（三）： EtherCAT總線CSP，CSV，CST模式切換，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。
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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