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和MotionRT7進行項目開發時，通常需要進行以下步驟：
1.安裝驅動程序，識別控制卡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
一、C#語言進行運動控制項目開發
1.到正運動技術官網的下載中心選擇需要的平臺庫文件。
庫文件下載地址： http://www.zmotion.com.cn/download_list_21.html
2.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。
3.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，然后鼠標右鍵點擊zmcaux.cs文件，點擊包括在項目中。
4.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、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”。
1、控制器網口連接函數接口說明
2、多條相對PT運動接口說明
3、多條絕對PT運動接口說明
4、多條相對PVT運動接口說明
5、多條絕對PVT運動接口說明
6、示波器觸發函數接口說明
7、設置軸的規劃位置函數接口說明
三、PT/PVT運動介紹
1.PV運動說明
（1）PT運動： 在一段時間內驅動電機運動設置的距離。一般是PC每個周期計算好對應的坐標，然后傳給控制器。
（2）PT算法： 在用戶定義的”位置和時間”點之間，PT算法計算出一個合適的速度曲線。PT算法保證控制卡的軌跡計算符合每一個已知的點和時間。分段速度簡單的由位置和時間的差分計算出來。
（3）PT模式算法適用的場景： PT算法對于近距離的點位運動或者低速度的運動很合適。它是非常簡單的算法，需要很少的計算量，因此計算速度很快。在低性能的運動系統中很受歡迎。但如果點之間間隔太大，那么運動將會很粗糙，因為每一段的加速度將會顯得不連續。每個點之間的加速度是瞬時的。最好保證點的跨距在幾個采樣點之間。
（4）PT運動的PC函數庫接口：
A.相對PT運動：ZAux_Direct_MultiMovePt(鏈接句柄，填寫的運動數量，參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。
B.絕對PT運動：ZAux_Direct_MultiMovePtAbs(鏈接句柄，填寫的運動數量， 參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。
2.PVT運動說明
（1）PVT運動： 在一段時間內驅動電機運動設置的距離，帶速度規劃，可以指定結束速度，小段內速度會自動根據前面的速度與結束速度來自動規劃，盡可能連續。一般是PC每個周期計算好對應的坐標，然后傳給控制器。
（2）PVT算法： 在用戶定義的“位置/速度/時間”點之間，PVT算法計算出合適的Jerk參數（加加速度，非恒定加速度）。這個算法保證軌跡計算合符每個已知點的位置、速度和時間。
（3）PVT模式算法適用的場景： PVT算法對于平滑軌跡和軌跡跟蹤非常有效。位置軌跡點可以間隔很近，也可以間隔很大。
例如：對于復雜的路徑，點位需要間隔很近；對于簡單的路徑，點位可以間隔很大。PVT可以手動指定點位置，但最困難的是確定每個點的合適速度值。
（4）PVT運動的PC函數庫接口：
A.相對PVT運動： ZAux_Direct_MultiMovePvt(鏈接句柄，填寫的運動數量， 參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。
B.絕對PVT運動： ZAux_Direct_MultiMovePvtAbs(鏈接句柄，寫的運動數量，參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。
3.PV/PVT運動重點說明
（1）在一段時間內驅動電機運動設置的距離。
（2）PT運動時的加速度、速度和減速度都是根據所設置的時間以及位置所規劃的。
（3）一般是PC每個周期計算好對應的坐標，然后傳給控制器。
（4）運動時的速度=(運動距離/時間長度)*1000 units/ms。
（5）不要在極短時間運動大距離，脈沖頻率會過高，電機堵轉，可以分解成小段，重復發送。
注意：使用PT/PVT指令時，需記得配置快減減速度或者減速度，否則遇到異常，使用停止運動指令將不會停止。
四、例程說明
1.C#例程界面如下。
2.例程簡易流程圖如下。
3.要想通過上位機操控控制器，就必須先鏈接控制器。例如通過LOCAL鏈接方式的鏈接按鈕的消息響應函數來鏈接控制器。
private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
C_Close_Card_Click(sender, e);
}
zmcaux.ZAux_FastOpen(5, comboBox1.Text, 1000, out g_handle);
if (g_handle != (IntPtr)0)
{
this.Text = "已鏈接";
timer1.Enabled = true;
C_Move_Axis_TextChanged();
}
else
{
MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
}
}
鏈接成功后，例程左上角會顯示已鏈接。如果鏈接失敗，還彈出“鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！”的彈窗。
4. 軸參數寫入。鏈接成功后，會調用自定義的軸參數寫入函數。
private void C_Move_Axis_TextChanged()
{
float DposValue = 0;
float MposValue = 0;
int AType = 1; //設置軸的類型
int UnitValue = 100; //設置脈沖當量的值
int ret = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, i, AType); //設置軸的類型
ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, i, UnitValue); //設置軸的脈沖當量
ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetFastDec(g_handle, i, 10000); //設置快減減速度
ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, i, DposValue); //軸Dpos 清 0
ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetMpos(g_handle, i, MposValue); //軸MPOS 清 0
}
}
五、PT運動參數設置及運行效果
1.PT運動（未規劃速度和軌跡）
PT運動一般配合三角函數使用，如果直接使用PT運動，運動曲線和速度曲線會很不平滑。
（1）輸入PT運動參數，并選擇相對PT運動還是絕對PT運動。
（2）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開Zdevelop的示波器，把示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。
（3）啟動PT運動。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PT運動的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PT運動軌跡如下圖所示。
相對PT運動
絕對PT運動
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
uint[] Tims=new uint[4];//相對絕對 PT 運動時間規劃
float[] DposList=new float[16];//相對 PT 運動距離規劃
int[] iaxis = new int[4];//軸列表
int i;
Tims[0] = Convert.ToUInt32(textBox9.Text);
Tims[1] = Convert.ToUInt32(textBox13.Text);
Tims[2] = Convert.ToUInt32(textBox12.Text);
Tims[3] = Convert.ToUInt32(textBox63.Text);
iaxis[0] = 0;
iaxis[1] = 1;
iaxis[2] = 2;
iaxis[3] = 3;
DposList[0] = Convert.ToInt32(textBox10.Text);
DposList[1] = Convert.ToInt32(textBox15.Text);
DposList[2] = Convert.ToInt32(textBox18.Text);
DposList[3] = Convert.ToInt32(textBox21.Text);
DposList[4] = Convert.ToInt32(textBox14.Text);
DposList[5] = Convert.ToInt32(textBox16.Text);
DposList[6] = Convert.ToInt32(textBox19.Text);
DposList[7] = Convert.ToInt32(textBox22.Text);
DposList[8] = Convert.ToInt32(textBox11.Text);
DposList[9] = Convert.ToInt32(textBox17.Text);
DposList[10] = Convert.ToInt32(textBox20.Text);
DposList[11] = Convert.ToInt32(textBox23.Text);
DposList[12] = Convert.ToInt32(textBox64.Text);
DposList[13] = Convert.ToInt32(textBox62.Text);
DposList[14] = Convert.ToInt32(textBox61.Text);
DposList[15] = Convert.ToInt32(textBox60.Text);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 0, 0);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 1, 0);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 2, 0);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 3, 0);
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
if (radioButton9.Checked == true)
{
zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePt(g_handle, 4, 4, iaxis, Tims, DposList);
}
else if (radioButton10.Checked == true)
{
zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePtAbs(g_handle, 4, 4, iaxis, Tims, DposList);
}
}
2、PT運動（余弦函數）
因為直接使用PT運動的運動曲線和速度曲線很不平滑，所以在PT運動一般配合三角函數使用。這里用余弦函數作例子。
（1）PT運動（余弦函數）參數說明。
運動距離： A * COS（ωx + ψ）+C
A： 代表振幅，決定了曲線的峰值和谷值
ω： 代表角頻率，它影響了曲線的周期性，周期T = 2π/ω。
ψ： 代表相位角，可以理解為曲線的水平偏移量。
C：代表常數項，會對整個曲線產生上下平移。
（2）輸入PT運動（余弦函數）參數并選擇運動軸。
（3）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開ZDevelop示波器窗口，把示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。
（4）啟動PT運動（余弦函數）。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PT運動（余弦函數）的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PT運動（余弦函數）軌跡如下圖。
注意：雖然示波器上運動曲線的起點是100，但是實際上軸是從零的位置開始運動的，這是為了讓運動曲線和速度曲線的關系更直改，所以把運動曲線的起點設置為峰值。
（5）通過對比PT運動（未規劃速度和軌跡）和PT運動（余弦函數）的運動曲線和速度曲線，會發現PT運動（未規劃速度和軌跡）的運動曲線和速度曲線更尖銳，PT運動（余弦函數）的運動曲線和速度曲線更平滑。
PT運動（余弦函數）
PT運動（未規劃速度和軌跡）
private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (radioButton1.Checked == true)
{
nAxis = 0;
}
else if(radioButton4.Checked == true)
{
nAxis = 1;
}
else if (radioButton2.Checked == true)
{
nAxis = 2;
}
else if (radioButton3.Checked == true)
{
nAxis = 3;
}
uint[] Tims = new uint[1];//絕對 PT 運動時間規劃
float[] DposList = new float[1]; //絕對 PT 運動距離規劃
int[] iaxis = new int[1];
double x = 0;
double A = Convert.ToDouble(textBox80.Text);
double ω = Convert.ToDouble(textBox78.Text) * Math.PI;
double ψ = Convert.ToDouble(textBox79.Text);
double C = Convert.ToDouble(textBox77.Text);
Tims[0] = 10;
iaxis[0] = nAxis;
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, nAxis, (float)(A * Math.Cos(ω * x + ψ) + C));
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
while (true)
{
//x = A * COS（ωx + ψ）+C
DposList[0] = (float)(A * Math.Cos(ω * x + ψ) + C);
zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePtAbs(g_handle, 1, 1, iaxis, Tims, DposList);
x = x + 0.01; //x的增加的數量是運動時間除以1000，運動時間改變時，x的增加的數量也要跟著改變
if (x > (2 * Math.PI / Math.Abs(ω)))
{
break;
}
}
}
六、PVT運動參數設置及運行效果
1.PVT運動（未規劃速度與軌跡）
PVT運動一般配合三角函數使用，如果直接使用PVT運動，運動曲線和速度曲線會很不平滑。
（1）輸入PVT運動參數，并選擇相對PVT運動還是絕對PVT運動。
（2）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開ZDevelop示波器窗口，把示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。
（3）啟動PVT運動。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PVT運動的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PVT運動軌跡如下圖。
相對PVT運動
絕對PVT運動
private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
{
uint[] Tims=new uint[4];//相對絕對 PT 運動時間規劃
float[] DposList=new float[16];//相對 PT 運動距離規劃
float[] Speediist = new float[16];//相對 PT 運動速度規劃
int[] iaxis = new int[4];//軸列表
int ret = 0;
Tims[0] = Convert.ToUInt32(textBox9.Text);
Tims[1] = Convert.ToUInt32(textBox13.Text);
Tims[2] = Convert.ToUInt32(textBox12.Text);
Tims[3] = Convert.ToUInt32(textBox63.Text);
iaxis[0] = 0;
iaxis[1] = 1;
iaxis[2] = 2;
iaxis[3] = 3;
DposList[0] = Convert.ToInt32(textBox10.Text);
DposList[1] = Convert.ToInt32(textBox15.Text);
DposList[2] = Convert.ToInt32(textBox18.Text);
DposList[3] = Convert.ToInt32(textBox21.Text);
DposList[4] = Convert.ToInt32(textBox14.Text);
DposList[5] = Convert.ToInt32(textBox16.Text);
DposList[6] = Convert.ToInt32(textBox19.Text);
DposList[7] = Convert.ToInt32(textBox22.Text);
DposList[8] = Convert.ToInt32(textBox11.Text);
DposList[9] = Convert.ToInt32(textBox17.Text);
DposList[10] = Convert.ToInt32(textBox20.Text);
DposList[11] = Convert.ToInt32(textBox23.Text);
DposList[12] = Convert.ToInt32(textBox64.Text);
DposList[13] = Convert.ToInt32(textBox62.Text);
DposList[14] = Convert.ToInt32(textBox61.Text);
DposList[15] = Convert.ToInt32(textBox60.Text);
Speediist [0] = Convert.ToInt32(textBox10.Text);
Speediist [1] = Convert.ToInt32(textBox15.Text);
Speediist [2] = Convert.ToInt32(textBox18.Text);
Speediist [3] = Convert.ToInt32(textBox21.Text);
Speediist [4] = Convert.ToInt32(textBox14.Text);
Speediist [5] = Convert.ToInt32(textBox16.Text);
Speediist [6] = Convert.ToInt32(textBox19.Text);
Speediist [7] = Convert.ToInt32(textBox22.Text);
Speediist [8] = Convert.ToInt32(textBox11.Text);
Speediist [9] = Convert.ToInt32(textBox17.Text);
Speediist [10] = Convert.ToInt32(textBox20.Text);
Speediist [11] = Convert.ToInt32(textBox23.Text);
Speediist [12] = Convert.ToInt32(textBox64.Text);
Speediist [13] = Convert.ToInt32(textBox62.Text);
Speediist [14] = Convert.ToInt32(textBox61.Text);
Speediist [15] = Convert.ToInt32(textBox60.Text);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 0, 0);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 1, 0);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 2, 0);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 3, 0);
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
if (radioButton11.Checked == true)
{
zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePvt(g_handle,4,4,iaxis,Tims,DposList,Speediist);
}
else if (radioButton12.Checked == true)
{
zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePvtAbs(g_handle,4,4,iaxis,Tims,DposList,Speediist);
}
}
2.PVT運動（余弦函數）
PT運動跟PVT運動的區別在于多了個運動結束速度的參數，所以只要用運動的實時速度作為運動的結束速度，那PVT運動（余弦函數）跟PT運動（余弦函數）的運動曲線就是一樣的了。運動的實時速度可以由運動距離求導得出。
（1）PVT運動（余弦函數）參數說明。
運動距離： A * COS（ωx + ψ）+C
運動結束速度： -A*ω*SIN（ωx+ψ）
A： 代表振幅，決定了曲線的峰值和谷值
ω： 代表角頻率，它影響了曲線的周期性，周期T = 2π/ω。
ψ： 代表相位角，可以理解為曲線的水平偏移量。
C： 代表常數項，會對整個曲線產生上下平移。
（2）輸入PVT運動參數并選擇運動軸。
（3）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開ZDevelop示波器窗口，將示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。
（4）啟動PT運動（余弦函數）。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PT運動的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PVT運動軌跡如下圖。
注意： 雖然示波器上運動曲線的起點是200，但是實際上軸是從零的位置開始運動的，這是為了讓運動曲線和速度曲線的關系更直改，所以把運動曲線的起點設置為峰值。
（5）通過對比PVT運動（只規劃軌跡，未規劃速度）和PVT運動（余弦函數）的速度曲線，會發現PVT運動（只規劃軌跡，未規劃速度）的速度曲線波動很大，好像有5條速度曲線一樣，PVT運動（余弦函數）的速度曲線就很正常。
PVT運動（余弦函數）
PVT運動（只規劃軌跡，未規劃速度）
private void button9_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (radioButton5.Checked == true)
{
nAxis1 = 0;
}
else if (radioButton8.Checked == true)
{
nAxis1 = 1;
}
else if (radioButton6.Checked == true)
{
nAxis1 = 2;
}
else if (radioButton7.Checked == true)
{
nAxis1 = 3;
}
uint[] Tims = new uint[1];//絕對 PT 運動時間規劃
float[] DposList = new float[1]; //絕對 PT 運動距離規劃
float[] Speediist = new float[1];//絕對 PT 運動速度規劃
int[] iaxis = new int[1];
double x = 0;
double A = Convert.ToDouble(textBox96.Text);
double ω = Convert.ToDouble(textBox94.Text) * Math.PI;
double ψ = Convert.ToDouble(textBox95.Text);
double C = Convert.ToDouble(textBox93.Text);
Tims[0] = 10;
iaxis[0] = nAxis1;
zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, nAxis, (float)(A * Math.Cos(ω*x + ψ)+C));
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
while (true)
{
//x = A * COS（ωx + ψ）+C
DposList[0] = (float)(A * Math.Cos(ω * x + ψ) + C);
Speediist[0]= (float)(-A * ω * Math.Sin(ω*x+ ψ));
zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePvtAbs(g_handle, 1, 1, iaxis, Tims, DposList, Speediist);
x = x + 0.01; //x的增加的數量是運動時間除以1000，運動時間改變時，x的增加的數量也要跟著改變
if (x > (2 * Math.PI / Math.Abs(ω)))
{
break;
}
}
}
PT/PVT運動模式講解視頻。
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本次，正運動技術PV/PVT運動模式介紹 ：EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（十一），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。
