強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750

MotionRT750是正運動技術(shù)首家自主自研的x86架構(gòu)Windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)下獨占確定CPU的強實時運動控制內(nèi)核。

該方案采用獨占確定CPU內(nèi)核技術(shù)實現(xiàn)超強性能的強實時運動控制。它將核心的運動控制、機器人算法、數(shù)控（CNC）及機器視覺等強實時的任務(wù)，集中運行在1-2個專用CPU核上。與此同時，其余CPU核則專注于處理Windows/Linux相關(guān)的非實時任務(wù)。

此外集成MotionRT750 Runtime實時層與操作系統(tǒng)非實時層，并利用高速共享內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交互，顯著提升了運動控制與上層應(yīng)用間的通信效率及函數(shù)執(zhí)行速度，最終實現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的智能裝備控制，確保了運動控制任務(wù)的絕對實時性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適用于半導(dǎo)體、電子裝備等高速高精的應(yīng)用場合。

MotionRT750應(yīng)用優(yōu)勢：

1.跨平臺兼容性：支持Windows/Linux系統(tǒng)，適配不同等級CPU。

2.開發(fā)靈活性：提供多語言編程接口，便于二次開發(fā)與功能定制。

3.實時性提升：通過CPU內(nèi)核獨占機制與高效LOCAL接口，實現(xiàn)2-3us指令交互周期，較傳統(tǒng)PCI/PCIe方案提速近20倍。

4.擴展能力強化：多卡多EtherCAT通道架構(gòu)支持254軸運動控制及500usEtherCAT周期。

5.系統(tǒng)穩(wěn)定性：32軸125usEtherCAT冗余架構(gòu)消除單點故障風(fēng)險，保障連續(xù)生產(chǎn)。

6.安全可靠性：不懼Windows系統(tǒng)崩潰影響，藍屏?xí)r仍可維持急停與安全停機功能有效，確保產(chǎn)線安全運行。

7.功能擴展性：實時內(nèi)核支持C語言程序開發(fā)，方便功能拓展與實時代碼提升效率。

更多關(guān)于MotionRT750的詳情介紹與使用點擊→強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750(一)：驅(qū)動安裝、內(nèi)核配置與使用。

超實時EtherCAT運動控制卡XPCIE6032H

XPCIE6032H運動控制卡集成6路獨立EtherCAT主站接口。整卡最高可支持254軸運動控制；125usEtherCAT通訊周期時，兩個端口配置冗余最高可支持32軸運動控制。6個EtherCAT主站各通道獨立工作，多EtherCAT主站互不影響。

XPCIE6032H運動控制卡面向半導(dǎo)體設(shè)備、精密3C電子、生物醫(yī)療儀器、新能源裝備、人形機器人及激光加工等高速高精場景，為固晶機、貼片機、分選機、鋰電切疊一體機、高速異形插件設(shè)備等自動化裝備提供核心運動控制支持。

XPCIE6032H硬件特性：

1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機性能與實時性足夠)。

2.板卡集成6路獨立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運動控制。

3.搭載運動控制實時內(nèi)核MotionRT750。

4.相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe、網(wǎng)口等通訊方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板載16路高速輸入，16路高速輸出。

6.板載4路高速鎖存，4路通用PWM輸出。

更多關(guān)于XPCIE6032H的詳情介紹與使用點擊→全球首創(chuàng)！PCIe超實時6通道EtherCAT運動控制卡上市！。

超實時EtherCAT運動控制卡XPCIE2032H

XPCIE2032H集成2路獨立EtherCAT接口。整卡最高可支持至254軸運動控制；125usEtherCAT通訊周期時，單接口最高可支持32軸運動控制。2個EtherCAT主站各通道獨立工作，多EtherCAT主站互不影響。

雙EtherCAT主站端口可任意設(shè)置為以下通道，且兩個端口也設(shè)置為不同類型通道:

● 高速通道-EtherCAT通訊周期125us

● 常規(guī)通道-EtherCAT通訊周期250us-8ms

XPCIE2032H硬件特性：

1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機性能與實時性足夠)。

2.板卡集成2路獨立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運動控制。

3.搭載運動控制實時內(nèi)核MotionRT750。

4.相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe、網(wǎng)口等通訊方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板載8路高速輸入，16路高速輸出。

6.板載4路高速鎖存，4路通用PWM輸出。

更多關(guān)于XPCIE2032H的詳情介紹與使用點擊→高速高精運動控制！PCIe超實時2通道EtherCAT運動控制卡上市！。

PCIe EtherCAT實時運動控制卡XPCIE1032H

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(shù)字輸入輸出，可輕松實現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。

XPCIE1032H運動控制卡集成了強大的運動控制功能，結(jié)合MotionRT7運動控制實時軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開發(fā)的非實時痛點，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H硬件特性：

1.6-64軸EtherCAT總線+脈沖可選，其中4路單端500KHz脈沖輸出。

2.16軸EtherCAT同步周期500us，支持多卡聯(lián)動。

3.板載16點通用輸入，16點通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出。

4.通過EtherCAT總線，可擴展到512個隔離輸入或輸出口。

5.支持PWM輸出、精準輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等。

6.支持直線插補、圓弧插補、連續(xù)軌跡加工（速度前瞻）。

7.支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補償?shù)裙δ堋?/p>

8.支持30+機械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...

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LabVIEW進行MotionRT750項目的創(chuàng)建與開發(fā)

1.找到廠家提供的光盤資料里面LabVIEW的VI庫文件，路徑如下。

（1）進入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數(shù)”文件夾，點擊進入。

（2）選擇“01PC函數(shù)庫V2.1”文件夾。

（3）選擇“Windows平臺”文件夾。

（4）選擇“LabVIEW”文件夾，里面有32位和64位的動態(tài)庫和例程。

2.將廠商提供的LabVIEW的VI庫文件復(fù)制到LabVIEW安裝路徑下LabVIEW/user.lib的文件夾內(nèi)。

（1）找到解壓的VI庫文件夾（zaudll是32位的VI庫，64的VI庫是newZauxDll64）。

（2）選中LabVIEW右擊打開文件所在位置（這里以LabVIEW2013-32位為例演示）。

（3）將整個VI庫文件夾直接復(fù)制放到user.lib該目錄，然后關(guān)閉LabVIEW軟件重新啟動。

3.重新啟動LabVIEW后，選擇新建VI，然后右鍵點擊VI程序框圖空白處，選擇用戶庫來找到添加的VI庫，或者直接搜索VI，最后將需要的函數(shù)直接拖到面板上。

PC函數(shù)介紹

1.PC函數(shù)手冊可在光盤資料查看，具體路徑如下。

2.PC函數(shù)介紹

多種連接方式進行指令交互測試

LabVIEW編寫例程調(diào)試對LOCAL方式連接、網(wǎng)口方式連接以及PCI方式連接時的單條或多條指令交互時間測試。

1.通過LOCAL連接按鈕的事件處理，調(diào)用函數(shù)ZAux_FastOpen()，選擇連接類型5去連接控制器（LOCAL連接方式）。

2.通過網(wǎng)口連接按鈕的事件處理函數(shù)，調(diào)用函數(shù)ZAux_OpenEth()去連接控制器（網(wǎng)口連接方式）。

3.通過PCI連接按鈕的事件處理函數(shù)，調(diào)用函數(shù)ZAux_FastOpen()，選擇連接類型4去連接控制器（PCI連接方式）。

4.通過在指令VI添加計時編程得到交互周期的耗時。(以ZAux_Direct_GetIn接口為例子)

（1）左鍵雙擊VI接口，進入VI接口前面板。

（2）點擊接口VI的顯示程序框圖，進入程序框圖界面后，右鍵點擊空白處，選擇“時間”函數(shù)，添加“高精度相對秒鐘”函數(shù)兩個，分別作為開始時間和結(jié)束時間的獲取工具。

將兩個時間函數(shù)分別放置在接口調(diào)用的前后位置，通過相減得到接口執(zhí)行的時間差，從而獲得該次調(diào)用的耗時數(shù)值。

（3）返回VI接口的前面板，選擇前面板右上角的子VI節(jié)點模式，使用鼠標選擇空白的接線端以及x-y顯示控件，創(chuàng)建x-y顯示控件的接線端。

5.通過測試按鈕的事件處理函數(shù)來計算1W條指令的總耗時、交互平均耗時、單次最大耗時和單次最小耗時。(以ZAux_Direct_GetIn接口為例子)

運行效果

LOCAL、PCI、網(wǎng)口三種連接方式的單條指令和多條指令交互時間測試結(jié)果如下圖所示。

LOCAL連接方式測試(1w次)

PCI連接方式測試(1w次)

網(wǎng)口連接方式測試(1w次)

結(jié)論與分析

一、LabVIEW數(shù)據(jù)分析

對于LOCAL方式連接、PCI方式連接以及網(wǎng)口方式連接時的指令交互時間測試（LabVIEW），從上面的運行效果圖的數(shù)據(jù)顯示來看，可以看出：

當LabVIEW進行1w次的指令交互的時候，LOCAL連接方式進行指令交互所需要的時間都是要比PCI連接和IP連接的方式更快。

二、C#數(shù)據(jù)分析

從“強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750(三)：us級高速交互之C#，為智能裝備提速”文章中的數(shù)據(jù)可知：

對于MotionRT750的LOCAL方式連接、PCI方式連接和控制器網(wǎng)口方式連接時的單條或多條指令交互時間測試（C#），從上面的表格數(shù)據(jù)顯示來看，可以看出：

當C#進行1k、1w次和10w次的單指令交互或多條指令交互的時候，MotionRT750的LOCAL連接方式進行單條指令交互所需要的時間（平均2.2us左右）和一次性讀取12個狀態(tài)的多條指令交互所需要的時間（平均3.9us左右），都是要比PCI連接和控制器網(wǎng)口連接的方式更快（PCI單條平均38us左右、多條平均115us左右；網(wǎng)口單條平均169us、多條平均208us左右）。

三、C++數(shù)據(jù)分析

從“強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750(六)：us級高速交互之C++，為智能裝備提速”文章中的數(shù)據(jù)可知：

對于MotionRT750的LOCAL方式連接、PCI方式連接和控制器網(wǎng)口方式連接時的單條或多條指令交互時間測試（C++），從上面的表格數(shù)據(jù)顯示來看，可以看出：

當C++進行1k、1w次和10w次的單指令交互或多條指令交互的時候，MotionRT750的LOCAL連接方式進行單條指令交互所需要的時間（平均2.1us左右）和一次性讀取12個狀態(tài)的多條指令交互所需要的時間（平均3.8us左右），都是要比PCI連接和控制器網(wǎng)口連接的方式更快（PCI單條平均42us左右、多條平均105us左右；網(wǎng)口單條平均127us、多條平均177us左右）。

以下是針對測試數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，結(jié)合不同連接方式（LOCAL、PCI、網(wǎng)口）在LabVIEW與C#、C++中的多種控制指令中的性能表現(xiàn)：

（1）LOCAL連接方式在大多數(shù)情況下均展現(xiàn)出最低的指令交互耗時，這得益于其高速的數(shù)據(jù)傳輸通道和低延遲特性。尤其在單軸運動、單個IO讀取、單軸位置讀取、寄存器讀取以及多個IO讀取等指令執(zhí)行中，LOCAL連接的平均耗時顯著優(yōu)于PCI和網(wǎng)口連接方式，表明其在處理高速、高精度的運動控制任務(wù)時具有顯著優(yōu)勢。

（2）PCI連接方式在性能上介于LOCAL和網(wǎng)口之間，雖然其指令交互耗時較LOCAL連接有所增加，但仍遠低于網(wǎng)口連接。

（3）網(wǎng)口連接方式雖然指令交互耗時最長，但在實際應(yīng)用中仍具有其獨特的價值。特別是在遠程監(jiān)控、分布式控制系統(tǒng)以及需要跨網(wǎng)絡(luò)通信的場景中，網(wǎng)口連接憑借其廣泛的兼容性和靈活性，成為不可或缺的通信手段。

（4）C#、C++的讀寫速度快于LabView的讀寫速度，LabView的方便易用占用了一些執(zhí)行效率，用戶可以根據(jù)實際需求選擇不同的編程語言。

綜上所述，我們可以從測試結(jié)果看出：MotionRT750的LOCAL連接方式展現(xiàn)卓越的實時性能，指令交互的效率也非常的穩(wěn)定，指令交互時間波動不大，在延遲、穩(wěn)定性上全面優(yōu)于PCI和網(wǎng)口的連接，更加適合高精度、高實時性、高穩(wěn)定性的工業(yè)運動控制場景應(yīng)用。

LabVIEW例程講解視頻可點擊→“強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750(八)：us級高速交互之LabVIEW，為智能裝備提速_嗶哩嗶哩_bilibili”查看。

本次，正運動技術(shù)強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750(八)：us級高速交互之LabVIEW，為智能裝備提速，就分享到這里。

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