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今天，正運動小助手給大家分享一下6軸步進光柵尺全閉環的EtherCAT運動控制器之ZMC432CL-V2的硬件接口與功能。
一、ZMC432CL-V2產品簡介
ZMC432CL-V2高性能多軸運動控制器是一款兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨立式運動控制器，具備高速實時反饋功能，支持脈沖全閉環控制，能夠實現高精度、高響應速度的運動控制。高精度定位，有效消除機械傳動誤差，滿足高精密加工場景應用要求。
1.ZMC432CL-V2硬件功能
（1）豐富的運動控制功能：支持直線、圓弧、空間圓弧、螺旋插補等。
（2）硬件接口豐富：支持脈沖軸（帶編碼器反饋）和EtherCAT總線軸，具備24路輸入和12路輸出的通用IO，部分為高速IO，2路模擬量輸出(DA)。
（3）EtherCAT刷新周期最快達250us，滿足高速通信需求。
（4）支持4通道硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出，適用于多通道視覺飛拍等場合。
（5）支持掉電檢測、掉電存儲，多種程序加密方式，能夠有效防止系統故障，保護項目工程文件數據，并提高系統的可靠性。
（6）通過純國產IDE開發環境RTSys進行項目開發，可實時仿真、在線跟蹤以及診斷與調試，簡便易用，支持多種高級上位機語言聯合編程進行二次開發。
更多關于ZMC432CL-V2詳情介紹點擊→步進控制的光柵尺全閉環解決方案：32軸EtherCAT總線運動控制器ZMC432CL-V2。
二、硬件接口
三、硬件接線
1.數字量輸入口IN接線
輸入口通用接線圖
輸入口單端編碼器接線圖
2.數字量輸出口接線
輸出口通用接線圖
輸出口單端脈沖軸接線圖
四、脈沖全閉環應用
1.使用現成的API開發
2.步進電機的外置光柵尺全閉環解決方案
①ZMC4系列高效的網口讀寫，PCIe/PCI系列卡可共享內存接口（共享內存的批量讀寫3-5us）
②內置反向間隙補償，雙向螺距補償，2D平面補償等
③可以同時支持脈沖軸和EtherCAT軸運動混合使用
④開放的PT/PVT接口客戶可自定義加減速算法的二次編程
3.脈沖全閉環接線
全閉環運動控制器產生相應的控制信號，發送到步進驅動器來驅動電機運動，同時負責接收來自光柵尺的反饋信號，并與預設的目標值進行比較。
步進驅動器接收來自控制器的控制信號，并將其轉換為角位移去驅動電機。步進驅動器能夠精確控制電機的步進角度和速度，從而實現高精度的運動控制。
光柵尺用于實時監測物體的位置和運動狀態。在脈沖全閉環系統中，光柵尺通常被安裝在電機的運動部件上，以測量其實際位置。
脈沖全閉環運動控制系統，具備外部光柵尺的全閉環位置反饋，實時糾正平臺機械傳動誤差，通過實時反饋，確保步進系統的高精度閉環與加工精度。
ZMC432CL-V2控制器脈沖軸Axis0~Axis5都可以支持脈沖發送DPOS與編碼器反饋MPOS，也可以通過參數設置實現脈沖發送與編碼器反饋的實時全閉環。
五、步進驅動器接口接線
1.ZMC432CL-V2與步進驅動器接線(差分接法)
2.ZMC432CL-V2與步進驅動器接線(單端共陽極接法)
六、光柵尺的接口接線
1.ZMC432CL-V2與增量式光柵尺接線(差分接法)
2.ZMC432CL-V2與絕對值光柵尺接線
七、脈沖全閉環測試代碼
測試程序如下：
'/************************************************************
'任務編號： 無
'函數功能： 系統初始化
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysInit()
'測試固件信息
'?"測試固件信息： ver 24.8.28 : "version_build, "SERVO_PERIOD: "SERVO_PERIOD
'軸分配
GLOBAL CONST TestAxisId=5
'線程分配
GLOBAL CONST IntCycleTask=1
GLOBAL CONST OtherTask=2
'其他變量
GLOBAL gvCLStstus,gv_HandMode
GLOBAL gv_P,gv_I,gv_D
GLOBAL gv_VF,gv_AF,gv_OV
'軸初始化參數
GLOBAL gv_Speed,gv_Accel,gv_Decel
GLOBAL gv_Sramp,gv_Inch
GLOBAL gv_Units
GLOBAL gv_mpos,gv_input
GLOBAL VpMode
'*********************軸參數初始化*********************
gv_Units=100
gv_mpos =4000
gv_input=-20043
gvCLStstus=0
gv_Speed=10
gv_Accel=100
gv_Decel=100
gv_Sramp=0
gv_Inch=1
gv_HandMode=0
VpMode=0
'**********************系統初始化**********************
RAPIDSTOP(2) '停止所有軸
WAIT IDLE
DELAY(100)
DATUM(0) '清除軸報警
WAIT IDLE
'**********************軸參數初始化*********************
BASE(TestAxisId)
'關閉閉環功能
SERVO=OFF
ENCODER_SERVO=OFF
'關閉閉環功能后要遠程ATYPE從0到4的切換
ATYPE = 0
DELAY(100)
ATYPE = 4
'軸坐標清零
DPOS=0
MPOS=0
'更新軸參數
UpDataAxisPara()
'更新PID參數
UpDatePid(0)
ENDSUB
'/************************************************************
'任務編號： 無
'函數功能： Hmi掃描函數
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysScan()
'更新閉環狀態
IF SERVO(TestAxisId) = ON AND ENCODER_SERVO(TestAxisId)=ON THEN
gvCLStstus=1
ELSE
gvCLStstus=0
ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************
'任務編號： 無
'函數功能： 軸參數設置
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDataAxisPara()
BASE(TestAxisId)
UNITS = gv_Units
ENCODER_RATIO (gv_mpos,gv_input)
VP_MODE = VpMode
SPEED = gv_Speed '更新軸速度
ACCEL = gv_Accel '更新軸加速度
DECEL = gv_DEcel '更新軸減速度
SRAMP = gv_Sramp '設置S曲線時間
MERGE = ON '打開連續插補功能
FS_LIMIT = 10000 '正向軟限位
RS_LIMIT = -10000 '負向軟限位
FE_LIMIT= 500 '設置最大隨動誤差
FE_RANGE = 500 '報警時隨動誤差
ENDSUB
'更新閉環狀態
'/************************************************************
'任務編號： 無
'函數功能： Pid參數更新
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： VR(0-10)
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDatePid(Dir)
IF Dir=0 THEN
IF VR(0)=1314 THEN
gv_P = VR(1) 'P:比例增益
gv_I = VR(2) 'I:積分增益
gv_D = VR(3) 'D:微分增益
gv_VF =VR(4) '速度反饋的前饋增益
gv_AF =VR(5) '加速度反饋的前饋增益
gv_OV =VR(6)
ELSE
gv_P = 100 'P:比例增益
gv_I = 50 'I:積分增益
gv_D = 50 'D:微分增益
gv_VF = 1000 '速度反饋的前饋增益
gv_AF = 2000 '加速度反饋的前饋增益
gv_OV = 0
'數據更新到VR
TABLE(1,gv_P,gv_I,gv_D,gv_VF,gv_AF,gv_OV)
Local lv_i
VR(0)=1314
FOR lv_i=1 to 6
VR(lv_i) = TABLE(lv_i)
NEXT
ENDIF
ELSE
VR(0)=0
VR(1) = gv_P 'P:比例增益
VR(2) = gv_I 'I:積分增益
VR(3) = gv_D 'D:微分增益
VR(4) = gv_VF '速度反饋的前饋增益
VR(5) = gv_AF '加速度反饋的前饋增益
VR(6) = gv_OV
VR(0) = 1314
TRACE "PID參數保存成功"
ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************'
任務編號： 無
'函數功能： 全閉環功能切換
'Input： 無
'Output： 無
'返回值： 無
'備注： 無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB ClosedLoop(Mode)
IF Mode=0 THEN
IF gvCLStstus= 0 THEN
'配置脈沖軸TestAxisId為全閉環的功能
'配置PID參數
BASE(TestAxisId)
P_Gain = gv_P 'P:比例增益
I_GAIN = gv_I 'I:積分增益
D_GAIN = gv_D 'D:微分增益
VFF_GAIN = gv_VF '速度反饋的前饋增益
AFF_GAIN = gv_AF '加速度反饋的前饋增益
OV_GAIN = gv_OV '速度增益
'打開閉環功能
AXIS_ENABLE=1
ENCODER_SERVO = ON '0-不開啟(缺省). 1-開啟閉環功能
'重要，打開servo之前打開encoder_servo后
'要完成一次atype由0變為4的切換，否則會報axis:0 config not support Servo.
'無法打開閉環控制，原因未知
ATYPE = 0
DELAY(20)
ATYPE = 4 '脈沖輸出+正交編碼反饋
SERVO = ON '0-不開啟(缺省). 1-開啟閉環功能
DELAY(20)
IF SERVO = ON THEN
?"閉環參數配置完成，閉環控制已打開,使用move指令移動，并在示波器中監測運動參數。"
ELSE
?"閉環參數配置完成，閉環控制打開失敗，請檢查軸配置。"
ENDIF
ELSE
BASE(TestAxisId)
SERVO = OFF
ENCODER_SERVO = OFF
'關閉ENCODER_SERVO后需要完成一次 ATYPE從0到4的切換，保證閉環功能完全關閉
ATYPE = 0
DELAY(100)
ATYPE = 4
?"已關閉閉環控制開關（switch），使用開環移動"
ENDIF
ELSEIF gvCLStstus=1 THEN
'配置脈沖軸TestAxisId為全閉環的功能
BASE(TestAxisId)
P_Gain = gv_P 'P:比例增益
I_GAIN = gv_I 'I:積分增益
D_GAIN = gv_D 'D:微分增益
VFF_GAIN = gv_VF '速度反饋的前饋增益
AFF_GAIN = gv_AF '加速度反饋的前饋增益
OV_GAIN = gv_OV '速度增益
?"PID參數已更新 "
ENDIF
ENDSUB
測試結果：
本次，正運動技術步進的光柵尺全閉環EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2（一）：硬件接口介紹，就分享到這里。
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