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125us EtherCAT冗余架構(gòu)消除單點故障風險，保障連續(xù)生產(chǎn)。

6.安全可靠性：不懼Windows系統(tǒng)崩潰影響，藍屏時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。

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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視頻介紹可點擊→全球首創(chuàng)！PCIe 6路高性能EtherCAT運動控制卡XPCIE6032H。

XPCIE6032H運動控制卡面向半導體設(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視頻介紹可點擊→高速高精運動控制！PCIe超實時2通道EtherCAT運動控制卡上市！。

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。

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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視頻介紹可點擊→高性能PCIe EtherCAT運動控制卡 | XPCIE1032H_。

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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一.C#語言進行PC上位機的軟著陸功能實現(xiàn)開發(fā)

1.在VS2019菜單“文件”→“新建”→“項目”，啟動創(chuàng)建項目向?qū)А?/p>

2.選擇開發(fā)語言為“C#”和Windows窗體應(yīng)用程序，點擊下一步。

3.配置好項目名稱和位置，以及相應(yīng)框架，點擊創(chuàng)建。

4.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數(shù)庫，路徑如下（64位庫為例）。

進入廠商提供的光盤資料，找到zauxdll.dll，zmotion.dll和Zmcaux.cs這三個庫文件。庫文件路徑：【00光盤資料】→【04PC函數(shù)】→【01PC函數(shù)庫V2.1】→【W(wǎng)indows平臺】→【C#】→【64位】→【庫文件】。

5.將廠商提供的C#的庫文件以及相關(guān)文件復制到新建的項目中。

（1）將zmcaux.cs文件復制到新建的項目里面中。

（2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。

（3）將Zmcaux.cs文件添加進項目中。右鍵項目名稱，選擇添加，再選擇現(xiàn)有項，選擇Zmcaux.cs文件。

6.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)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。

至此，項目新建完成，可進行C#項目開發(fā)。

二.相關(guān)PC函數(shù)介紹

PC函數(shù)手冊可在光盤資料獲取，具體路徑如下：“00光盤資料\03編程手冊\03ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊”。

三.C#軟著陸功能代碼實現(xiàn)示例

在工業(yè)自動化與高精度運動控制領(lǐng)域，設(shè)備的停止過程往往比運動過程更考驗系統(tǒng)的控制性能。傳統(tǒng)運動控制方式在臨近目標位置時仍維持較高速度，導致機械系統(tǒng)承受較大慣性沖擊，引起設(shè)備振動、定位偏差、零件磨損甚至工件損傷。

軟著陸功能作為一種先進的運動控制策略，通過智能化的速度規(guī)劃與平滑切換機制，顯著提升了設(shè)備在停止階段的控制品質(zhì)與可靠性。

1.軟著陸功能的定義與核心機制

軟著陸本質(zhì)上是一種基于分段速度曲線的運動控制方法。其核心思想是將整個定位過程劃分為如下兩個主要階段：

（1）高速趨近階段

在此階段，運動軸以系統(tǒng)允許的最高效率速度向目標位置移動，確保整體運動過程具備良好的時間性能與生產(chǎn)效率。

（2）低速精停階段

在接近目標位置某一設(shè)定距離（即“切換點”）時，控制系統(tǒng)自動切換至預先設(shè)定的低速模式，以極小且可控的速度完成最終階段的位移。此舉極大降低了系統(tǒng)動能，從而實現(xiàn)接近無沖擊的停止效果。

該控制結(jié)構(gòu)不僅在機械層面減少沖擊，也可在需要力控制的場合（如精密裝配、半導體壓合、光學對位等）實現(xiàn)終端力的精確管理。

2.關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)與算法支持

實現(xiàn)高性能的軟著陸控制，離不開以下幾類關(guān)鍵參數(shù)的精細配置與底層算法的支持：

（1）FORCE_SPEED

軟著陸階段的運行速度，通常設(shè)置為較低值，是影響接觸力與平穩(wěn)性的直接因素。

（2）MOVELIMIT

運動系統(tǒng)在最終階段所允許的最大速度上限，用于約束末段運動能量，防止過沖。

（3）切換點

系統(tǒng)由高速轉(zhuǎn)為低速的關(guān)鍵位置參數(shù)。其設(shè)置需綜合考慮運動慣量、系統(tǒng)響應(yīng)時間與負載特性，通常需在實際應(yīng)用中通過調(diào)試優(yōu)化確定。

（4）S型加減速曲線

采用S型算法規(guī)劃加減速過程，使得速度變化連續(xù)平滑，避免階躍變化引起的機械振蕩與沖擊噪聲，進一步提升運動的平穩(wěn)性與定位精度。

3.系統(tǒng)實現(xiàn)方式與典型指令結(jié)構(gòu)

在正運動控制器中，軟著陸功能常通過復合運動指令或參數(shù)化方式實現(xiàn)。

例如，可使用MOVESP指令組合，將整個運動分解為：

（1）前半段以FORCE_SPEED及較高加速度進行規(guī)劃。

（2）后半段則受MOVELIMIT限制，并以S型曲線平滑過渡至目標點。

此類指令通常允許用戶直接設(shè)置軟著陸區(qū)間、末端速度及過渡點等參數(shù)，具有良好的可配置性與應(yīng)用靈活性。

如上圖所示，重點想實現(xiàn)的功能為最大速度結(jié)束時能以一個很低速度靠近結(jié)束點。

將運動過程分為兩段，將MOVESP分為兩段，第一段以FORCE_SPEED進行規(guī)劃加速到Vm，第二段以最大速度MOVELIMIT進行規(guī)劃，使用軟著陸速度Vp低速運行。

采用S型算法規(guī)劃加減速過程，使得速度變化連續(xù)平滑。

以下是基于C#平臺的軟著陸功能實現(xiàn)關(guān)鍵代碼：

private void button6_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
    {
     MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
   }
   else
   {
      int[] axislist = { m_axisnum };
      float[] poslist1 = { Convert.ToSingle(textBox21.Text) };
      float[] poslist2 = { Convert.ToSingle(textBox31.Text) };
      //設(shè)置軸參數(shù)
      zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_Axis_sramp.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetLspeed(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_Axis_lspeed.Text));
      zmcaux.ZAux_Direct_SetMerge(g_handle, 0, 1);
      //觸發(fā)示波器
      zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
       zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox22.Text));//快速段速度設(shè)置
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveSp(g_handle, 1, axislist, poslist1);//運動距離設(shè)置 
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveLimit(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox23.Text));//限制速度
      zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox32.Text));//軟著陸速度設(shè)置
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveSp(g_handle, 1, axislist, poslist2);//運動距離設(shè)置
      zmcaux.ZAux_Direct_MoveLimit(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(textBox33.Text));//限制速度
    }
}

測試例程使用步驟：

1.選擇控制器LOCAL連接方式。填入LOCAL+卡號連接后，點擊連接。

2.對總線進行初始化。調(diào)用已經(jīng)配置好的RTSys項目，點擊打開項目，打開后下載ROM，初始化成功會在初始化狀態(tài)顯示，并且識別節(jié)點數(shù)量和軸數(shù)量。

3.對軸進行參數(shù)設(shè)置。根據(jù)驅(qū)動器一圈脈沖數(shù)和螺距設(shè)置好脈沖當量，設(shè)置合理的速度與加減速度，例程中減速度默認與加速度一致。

4.根據(jù)實際情況，選擇驅(qū)動器回零模式進行回零。

5.接下來對軟著陸軌跡進行規(guī)劃。如下圖，分成兩段規(guī)劃：

第一段為高速運動，靠近加工點，運動距離40，運行速度為300，結(jié)束速度為50；

第二段為軟著陸加工段，以50速度加工距離為10，加工完成減速到0。

同時，利用MotionRT750的快速交互優(yōu)點，basic程序中編寫了驅(qū)動器的力矩檢測，當運動前將TABLE（100）置1，開始檢測到超過設(shè)置的最大值，會停止運動。

通過示波器采集的運動曲線可以清晰展示軟著陸效果：

（1）運動初期以較高速度運行，提高效率；

（2）接近目標位置時自動切換至低速模式；

（3）速度平滑過渡，無突變或沖擊；

（4）最終以極低速度精確到達目標位置。

四.應(yīng)用優(yōu)勢與行業(yè)價值

軟著陸技術(shù)不僅提升了運動控制的“質(zhì)感”，更在多方面體現(xiàn)出顯著價值：

1.提高設(shè)備壽命：大幅減少機械碰撞與振動，延長導軌、電機、減速機等關(guān)鍵元件的使用壽命。

2.提升工藝質(zhì)量：在精密裝配、檢測、點膠、壓合等工藝中，防止因沖擊導致的零件損壞或位置偏移。

3.增強系統(tǒng)可靠性：尤其適用于易碎、柔性或高價值工件的處理場景，降低生產(chǎn)風險與廢品率。

4.支持力控應(yīng)用延伸：為工業(yè)機器人、協(xié)作機器人及精密壓機等提供良好的力控接口與運動基礎(chǔ)。

總結(jié)

軟著陸功能代表了運動控制從“能動”到“精停”的高級進化方向。它通過算法與規(guī)劃的緊密結(jié)合，在幾乎不損失效率的前提下實現(xiàn)了終端運動的質(zhì)的提升。

隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)ι�產(chǎn)精度、設(shè)備可靠性及噪聲振動等方面要求的不斷提高，軟著陸已成為高端裝備和控制系統(tǒng)的標配功能之一。

無論是對于高精度制造設(shè)備，還是對可靠性要求極高的工業(yè)場景，這一功能都能顯著提升系統(tǒng)性能和使用體驗。通過合理的參數(shù)配置和運動規(guī)劃，工程師可以輕松實現(xiàn)更加智能、柔和的運動控制策略。

如您有具體平臺或設(shè)備的軟落地實現(xiàn)細節(jié)問題，也歡迎與我們進一步探討與交流。

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正運動技術(shù)專注于運動控制技術(shù)研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運動控制核心技術(shù)和實時工控軟件平臺技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)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(tǒng)_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。