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EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發(fā)(五):通過RTSys進行調(diào)試與診斷
深圳市正運動技術(shù)有限公司
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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(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。

運動控制卡XPCIE1032H.png

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實時內(nèi)核,使用本地LOCAL接口連接,通過高速的核內(nèi)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控制卡架構(gòu)圖.png

RTSys開發(fā)軟件簡介

RTSys是正運動推出的集成運動控制+機器視覺功能的開發(fā)軟件,支持RTBasic、RTPlc梯形圖、RTHmi、RTVision機器視覺等二次開發(fā),并可混合編程、實時仿真、在線跟蹤以及診斷與調(diào)試,快速實現(xiàn)智能裝備的視覺定位、測量、識別、檢測和復雜的運動控制等系統(tǒng)的開發(fā),RTSys軟件開發(fā)界面如下圖所示。

用戶可通過串口或網(wǎng)口連接PC與控制器,使用RTSys軟件編寫的程序可以直接下載到正運動控制器里脫機運行,也可以在PC平臺仿真運行。

RTSys軟件界面.png

RTSys軟件支持四種編程方式: RtBasic、RtPLC梯形圖、HMI組態(tài)以及C語言編程。

RTSys軟件支持在線仿真調(diào)試,自帶仿真器ZMC Simulator和組態(tài)程序仿真工具xplc screen。

XPCIE1032H運動控制卡與MotionRT7運動控制實時內(nèi)核的配合具有以下優(yōu)勢:

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1.支持多種上位機語言開發(fā),所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫;

2.借助核內(nèi)交互,可以快速調(diào)用 運動指令,響應時間快至微秒級,比傳統(tǒng)PCI/PCIe快10倍;

3.解決傳統(tǒng)PCI/PCIe運動控制卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)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(xiàn)位置鎖存;

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯(lián)動、混合插補。

多種上位機開發(fā)方式.png

使用XPCIE1032H運動控制卡和MotionRT7運動控制實時內(nèi)核進行項目開發(fā)時,通常需要進行以下步驟:

1.安裝驅(qū)動程序,識別XPCIE1032H;

2.打開并執(zhí)行文件“MotionRT710.exe”,配置參數(shù)和運行運動控制實時內(nèi)核;

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器,進行參數(shù)監(jiān)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(fā),通過LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡,實現(xiàn)實時運動控制。

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與傳統(tǒng)PCI/PCIe卡和PLC的測試數(shù)據(jù)結(jié)果對比:

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我們可以從測試對比結(jié)果看出,XPCIE1032H運動控制卡配合實時運動控制內(nèi)核MotionRT7,在LOCAL鏈接(核內(nèi)交互)的方式下,指令交互的效率是非常穩(wěn)定,當測試數(shù)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

  • 關閉計算機電源。

  • 打開計算機機箱,選擇一條空閑的XPCIE卡槽,用螺絲刀卸下相應的擋板條。

  • 將運動控制卡插入該槽,擰緊擋板條上的固定螺絲。

XPCIE1032H驅(qū)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(fā)(一):驅(qū)動安裝與建立連接 。

一、C#語言進行運動控制開發(fā)

具體C#新建項目以及程序開發(fā)流程具體可參考“ 運動控制卡應用開發(fā)教程之C# ”。本文主要以官方提供的C#例程為大家進行講解。

1、 進入光盤資料選擇“PC函數(shù)庫2.1.1”。

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2、點擊“Windows平臺”。

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3、點擊“庫文件與例程”。

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4、根據(jù)需要選擇對應的函數(shù)庫和例程(64位為例),這里選擇64位。

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5、解壓后選擇“C#”例程。

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6、打開單軸運動項目文件夾(以單軸運動工程為例)。

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7、打開項目后,編譯程序,可看到該例程控制臺程序界面如圖。

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在該界面有一個LOCAL連接BUTTON按鈕,關聯(lián)的方法為 ZAUX_FastOpen方法,MotionRT7選擇用此方式進行連接。

連接上板卡之后,在該界面可先進行對應的軸參數(shù)設置,設置完之后軸選擇,最后選擇運動方式,點擊運動即可。

二、相關PC函數(shù)介紹

相關PC函數(shù)介紹詳情可參考“ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊 V2.1.1”。

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三、RTSys調(diào)試與診斷

1、控制器連接

上位機開發(fā)的同時,要在RTSys上進行運動監(jiān)控,首先要連接控制器。打開RTSys軟件,點擊菜單欄的控制器選項,選擇連接。

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在彈出連接界面,選擇Local,點擊連接。

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2、軸參數(shù)界面

連接成功之后,在界面右側(cè),會出現(xiàn)一個軸參數(shù)界面,這個界面可以實時監(jiān)控軸的各個參數(shù)變化值。

通過上述C#單軸例程進行參數(shù)設置之后,RTSys中軸參數(shù)會實時同步數(shù)據(jù)。

此時通過上述C#上位機控制軸運動,在該界面可對軸運行進行實時監(jiān)控,通過DPOS監(jiān)控是否有脈沖發(fā)出以及MPOS參數(shù)監(jiān)控軸是否有實際動作,是否有位置反饋等。

通過ZAux_Direct_SetSpeed指令在上位機設置軸速度之后,實際軸速度變化不大;這個時候,我們可以在軸參數(shù)界面找到SPEED值,看是否和上位機設置的值一樣,進而排查上位機速度值是否寫進去。

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3、手動運動界面

通過RTSys軟件進行手動運動調(diào)試: 點擊RTSys菜單欄的工具按鈕,選擇手動運動,彈出手動運動界面,功能具體如下圖。

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4、IO操作界面

點擊RTSys菜單欄工具按鈕,打開“輸入口”和“輸出口"界面進行IO口的監(jiān)控與調(diào)試。點擊IO選擇可手動選擇想要監(jiān)控的IO編號范圍。

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上位機使用 ZAux_Direct_GetIn指令讀取輸入口的狀態(tài),通過ZAux_Direct_GetOp指令讀取輸出口狀態(tài)以及ZAux_Direct_SetOp指令設置輸出口狀態(tài)。

通過上位機指令設置對應的IO口之后,這時候要確認上位機是否操作成功,打開IO操作界面的輸入口和輸出口即可對其進行監(jiān)控與設置。

5、寄存器界面

點擊RTSys菜單欄的工具,打開寄存器界面,點擊該界面的寄存器類型下拉框,可監(jiān)控或設置MODBUS、VR、TABLE等寄存器的值。

該界面的“起始編號”指監(jiān)控對應寄存器的起始編號。“個數(shù)”表示監(jiān)控的對應寄存器從起始編號開始,監(jiān)控的寄存器個數(shù)。

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上位機使用ZAux_Direct_MoveTable緩沖修改table寄存器的值,ZAux_Direct_SetVrf指令修改VR寄存器的值,以及ZAux_Modbus_Set0x指令修改modbus位寄存器的值以及其他寄存器的讀寫操作。上位機設置完對應寄存器之后,便可打開寄存器界面判斷相關寄存器的值是否寫成功。

6、示波器界面

點擊RTSys菜單欄的工具,打開示波器界面,可對運動過程中的一些參數(shù)進行波形的抓取。

示波器的操作方法: 在RTSys編寫好程序后,成功連接到控制器/仿真器后,打開示波器,設置好所需采集的數(shù)據(jù)源及對應編號,點擊“啟動”,再將程序下載至RAM/ROM( 上位機編程直接編譯運行上位機代碼),即可采樣

按以上操作程序里需加入“TRIGGER”指令自動觸發(fā)示波器采樣。否則,需在點擊“啟動”后,點擊“手動觸發(fā)”再下載程序至RAM/ROM才可成功采樣。

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示波器界面功能說明:

(1)設置: 打開示波器設置窗口,設置示波器相關參數(shù)。

(2)啟動: 啟動示波器(但不觸發(fā)示波器采樣)。

(3)停止: 停止示波器采樣。

(4)YT模式: 有三種模式可切換,包括YT模式、XY模式、XYZ模式。切換成XY模式即XY平面顯示兩個軸的插補合成軌跡。XYZ模式即XYZ三維平面顯示合成軌跡。

(5)<<: 按下隱藏通道名稱和峰值,只顯示通道編號。

(6)連續(xù)采集: 不開啟連續(xù)采集時,到達采集深度后便停止采集,開啟了連續(xù)采集之后示波器會持續(xù)采樣。

(7)跟隨: 開啟跟隨后橫軸自動移動到實時采樣處,跟隨波形顯示。

(8)顯示游標: 用于標定測量示波器圖形數(shù)據(jù)或者是坐標距離。在YT模式中使用該工具可測量兩點之間所用時間,在XY模式中則測量坐標間距。X1和X2游標線與波形相交的交點橫坐標即為通道(x)顯示的數(shù)據(jù),Y1和Y2游標線與波形相交的交點縱坐標即為通道(Y)顯示的數(shù)據(jù)。

(9)手動觸發(fā): 手動觸發(fā)示波器采樣按鈕(自動觸發(fā)使用trigger指令)。

(10)顯示: 選擇當前通道曲線是否顯示。

(11)編號: 選擇需要采集的數(shù)據(jù)源編號,如軸號、數(shù)字量IO編號、TABLE編號、VR編號、MODBUS編號等。

(12)數(shù)據(jù)源: 選擇采集的數(shù)據(jù)類型,下拉菜單選擇,多種類型參數(shù)可選。

(13)偏移: 波形縱軸偏移量設置。

(14)垂至刻度: 縱軸一格的刻度。

(15)水平刻度: 橫軸一格的刻度。

注: 若要設置示波器參數(shù),如軸編號、數(shù)據(jù)源以及啟動示波器設置窗口,要先停止示波器再設置。

7、 控制器狀態(tài)

點擊RTSys菜單欄的控制器選項,點擊控制器狀態(tài),打開控制器狀態(tài)顯示窗口。該狀態(tài)包括基本信息、Zcan節(jié)點信息、槽位0節(jié)點信息、控制器通訊配置等內(nèi)容。

(1)基本信息: 包括控制器型號、支持最大任務數(shù)、IP地址、軟硬件版本號等控制器基本信息。

(2)Zcan節(jié)點: 在該界面可顯示控制器的本地資源,包括軸數(shù)、數(shù)字量個數(shù)以及模擬量個數(shù),還可顯示通過CAN接口擴展的板卡信息。

(3)槽位0節(jié)點: 顯示通過EtherCat口所接的設備的節(jié)點號、設備ID、撥碼號等信息。

(4)控制器通訊配置: 顯示CAN信息與RS232、RS485、RS422串口配置信息。

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使用上述上位機單軸運動例程抓取軸0指令位置(DPOS)以及軸實際反饋速度(MSPEED)曲線時,先打開示波器界面,設置好抓取的軸號,以及選擇需要抓取的參數(shù),設置完成之后,選擇YT模式,點擊啟動,點擊手動觸發(fā),最后運行上位機程序,抓取波形圖如下所示。

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8、視頻講解

本次,正運動技術(shù)EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發(fā)(五):通過RTSys進行調(diào)試與診斷,就分享到這里。

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