一.硬件介紹

PCIE464運動控制卡是正運動推出的一款EtherCAT總線+脈沖型、PCIE接口式的運動控制卡，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。

PCIE464運動控制卡適合于多軸點位運動、插補運動、軌跡規(guī)劃、手輪控制、編碼器位置檢測、IO控制、位置鎖存等功能的應用。

PCIE464運動控制卡適用于3C電子加工、檢測設備、半導體設備、SMT加工、激光加工、光通訊設備、鋰電及光伏設備、以及非標自動化設備等高速高精應用場合。

PCIE4系列控制卡的應用程序可以使用VC，VB，VS，C++，C#等軟件開發(fā)，程序運行時需要動態(tài)庫zmotion.dll，調(diào)試時可以將RTSys軟件同時連接控制器，從而方便調(diào)試、方便觀察。

更多關(guān)于PCIE464的詳情介紹，點擊“PCIE464 — 高速高精，超高實時性的PCIe EtherCAT實時運動控制卡”查看。

二.接線參考

1.IN數(shù)字量輸入接口

數(shù)字輸入分布在J400（IN0-IN7）和X400（IN8-IN39）信號接口中。

2.OUT數(shù)字量輸出接口

數(shù)字輸出分布在J400（OUT0-7）和X400（OUT8-OUT39）信號接口中。

3.單端編碼器及單端脈沖接線

單端脈沖接線圖

差分脈沖接線圖

單端編碼器接線圖

差分編碼器接線圖

注：PCIE464的J400接口中有一個差分脈沖軸接口和三個單端脈沖軸接口，兩個差分編碼器接口（其中一個與差分脈沖軸接口復用，取決于固件設定）和兩個單端編碼器接口，具體引腳定義參見PCIE464硬件手冊。

三.使用運動緩沖實現(xiàn)同步/提前/延時開關(guān)膠

1.運動緩沖

ZMotion運動控制器具有多級的運動緩沖，并且遵循先進先出原則。當運動緩沖開啟的時候，程序在掃描識別到程序任務的第一條運動指令時，將運動指令分配到指定軸的運動緩沖區(qū)，電機開始運動，此時程序繼續(xù)向下掃描到第二條運動指令時，再往運動緩沖區(qū)中存，在不斷掃描存入運動指令的同時，從運動緩沖區(qū)中依次取出運動指令執(zhí)行。

運動緩沖原理參考下圖：

①MTYPE，NTYPE分別是當前運行的運動指令類型和MTYPE后面的第一條指令類型。

②任意一段程序的運動指令都可以進入任意軸的運動緩沖區(qū)，由軸號指定。

③每個軸的運動緩沖區(qū)都是獨立的，互不干擾。

如下圖：當運動緩沖區(qū)還有空間，運動指令就會進入運動緩沖區(qū)。然后可以通過MOVE_MARK設置標識，表示下一條要調(diào)用的運動指令的MARK標號，這個標號會和運動指令一起寫入運動緩沖。等指令執(zhí)行完成后，則退出運動緩沖區(qū)，之前的下一條指令變成正在運動指令，循環(huán)往復，直到緩沖區(qū)沒有指令去執(zhí)行。

緩沖多條運動指令時，為了判斷當前運動執(zhí)行到哪一條，提供MOVE_MARK運動標號和MOVE_CURMARK當前運動標號指令。

MOVE_MARK運動標號每掃描一條運動指令+1。

MOVE_CURMARK指令為當前運動的標號，提示當前運動到第幾條運動指令，所有運動完成后為-1。

當前運動完成后會自動執(zhí)行運動緩沖區(qū)內(nèi)的下一條運動。運動指令全部執(zhí)行完后，運動緩沖區(qū)為空，或者使用CANCEL/RAPIDSTOP指令清空運動緩沖區(qū)。

2.使用到的運動緩沖指令以及Basic效果演示

在點膠的應用場景中，運動控制系統(tǒng)需要精準調(diào)節(jié)點膠閥開閉時機與針頭運動軌跡，通過開膠延時，關(guān)膠延時，提前關(guān)膠等參數(shù)，確保膠量精準可控，滿足工藝要求。

正運動技術(shù)提供了MOVE_OP等運動緩沖中控制輸出的指令，用來實現(xiàn)點膠工藝中的同步/提前/延時開關(guān)膠功能。

（1）運動緩沖開關(guān)OP指令（MOVE_OP -- 緩沖輸出）

MOVE_OP指令和MOVE/MOVEABS等指令一樣屬于運動指令，屬于只操作I/O的特殊運動指令，并不會阻塞后續(xù)運動指令的執(zhí)行。

MOVE_OP指令與MOVE/MOVEABS等緩沖運動指令配合時可以實現(xiàn)在運動過程中指定位置同步開關(guān)膠。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'開膠點100,100
'XY走軌跡	
MOVE_OP(0,ON)	
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)'關(guān)膠點
MOVE_OP(0,OFF)	
MOVEABS(0,0)

可以看到xy插補的時候，先運動到100，100打開OP，走完一個長方形軌跡后，再到100，100的位置關(guān)閉OP。

（2）MOVE_OP精準輸出模式

實際點膠應用中有時精度要求比較高，用普通MOVEOP是比較指令位置(DPOS)滿足不了要求，這時候我們需要開啟MOVEOP精準模式。

開啟精準模式后，MOVEOP執(zhí)行時會在緩沖比較編碼器位置(MPOS)到達前一條運動的目標位置再輸出。

能夠開啟精準模式的OP需要硬件支持，一般4系列有4個通道可以用于精準輸出，部分型號有8個，不同型號支持的通道數(shù)可以咨詢正運動廠家。

Basic演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)AXIS_ZSET = 19		'主軸設置精準輸出模式
'XY走軌跡
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點100，100
MOVE_OP(0,ON)	
MOVEABS(300,400)
'關(guān)膠點300，400
MOVE_OP(0,OFF)

設置插補主軸AXIS_ZSET=19開啟MOVEOP精準模式。

（3）使用MOVEOP_ADIST設置提前/滯后一定距離開關(guān)膠

通過設置矢量距離來控制提前滯后開關(guān)膠，設置正數(shù)會比缺省輸出位置（MOVE_OP上一條運動指令的目標位置）提前指定矢量距離，設置負數(shù)則延后指定矢量距離。可以由AXIS_ZSET來啟動精準輸出，同MOVE_OP精準，比較反饋位置。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'開膠點100,100
'XY走軌跡
MOVEOP_ADIST = －50	'滯后50mm打開	
MOVE_OP(0,ON)
MOVEOP_ADIST = 0		
MOVE_OP(1,ON)
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點
MOVEOP_ADIST = 50	'提前50mm關(guān)閉
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_ADIST = 0			
MOVE_OP(1,OFF)
MOVEABS(0,0)

設置OP1開關(guān)不做提前延后設置與OP0進行對比，可以看到OP0根據(jù)程序設置滯后50mm打開，提前50mm關(guān)閉了。

（4）使用MOVEOP_AHEADMS設置提前開關(guān)膠時間和MOVEOP_DELAY設置延后開關(guān)膠時間

注意MOVEOP_DELAY指令的效果受到軸FE的影響，若要忽略該影響，單純驗證指令功能，可以把ATYPE設置成0或者1去測試。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
AXIS_ZSET = 19		'主軸設置精準輸出模式
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'開膠點100,100
'XY走軌跡
MOVEOP_DELAY = 100	'滯后50ms打開
MOVEOP_AHEADMS = 0
MOVE_OP(0,ON)
MOVEOP_DELAY = 0
MOVEOP_AHEADMS = 0		
MOVE_OP(1,ON)		'OP1對比
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點
MOVEOP_DELAY = 0	
MOVEOP_AHEADMS = 100	'提前50ms打開
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_DELAY = 0	
MOVEOP_AHEADMS = 0		
MOVE_OP(1,OFF)		'OP1對比
MOVEABS(0,0)

同樣設置OP1開關(guān)不做提前延后設置與OP0進行對比，可以看到OP0根據(jù)程序設置滯后100ms打開，提前100ms關(guān)閉了。

3.流程總結(jié)

四.C#編程進行運動控制項目開發(fā)

1.在VS2010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“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應用程序。

3.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數(shù)庫，路徑如下（32位庫為例）。

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

（2）選擇“01PC函數(shù)庫2.1”文件夾。

（3）選擇“Windows平臺”文件夾。

（4）選擇“C#”文件夾。

（5）根據(jù)需要選擇對應的函數(shù)庫，這里選擇32位庫。

4.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。

5.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。

6.至此，項目新建完成，可進行C#項目開發(fā)。

五.相關(guān)PC函數(shù)

由于函數(shù)庫未封裝對應MOVEOP_ADIST / MOVEOP_AHEADMS / MOVEOP_DELAY的函數(shù)，所以需要用ZAux_DirectCommand來發(fā)送對應Basic指令。

C#主體代碼:

private void auto_move()
{
    ThreadFlag = true;
    zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_AutoSpeed.Text));
    zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_AutoAccel.Text));
    zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, 0, Convert.ToSingle(C_AutoDecel.Text));
    string cmdbuff = "AXIS_ZSET(0) = 19  ";
    UInt32 uiResponseLength = 2048;
    StringBuilder psResponse = new StringBuilder((Int32)uiResponseLength);
    Int32 iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);       //設置主軸開啟精準輸出模式
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 2, new int[] { 0,1}, new float[] { 0, 0 });//走到零位
    while (true)
    {
         if (checkFrameAxisIdleState() == true) break;
     }
    zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
    //相對運動走軌跡
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, -35});        //走到開膠點
    cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = 0";
    iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    if (!ifTimeControl)        //距離控制
    {
        cmdbuff = "MOVEOP_ADIST = " + C_OpenDis.Text;
        iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
    else
    {
        if (Convert.ToSingle(C_OpenTime.Text) > 0)     //提前
        {
            cmdbuff = "MOVEOP_AHEADMS = " + C_OpenTime.Text;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
        else     //滯后
        {
            string T_Value = (-Convert.ToSingle(C_OpenTime.Text)).ToString();   //moveop_delay滯后需要正值
            cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = " + T_Value;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
    }
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(g_handle, 0, 0, 1);
    //測試走點膠軌跡
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 50, 0});
    //iresult = zmcaux.ZAux_Direct_MSpherical(g_handle, virAxisList.Length, virAxisList, 0, 100, 0, 50, 50, 0, mSphericalMode, 5, 90);
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 70 });
    //iresult = zmcaux.ZAux_Direct_MSpherical(g_handle, virAxisList.Length, virAxisList, 0, -100, 0, -50, -50, 0, mSphericalMode, 5, 90);
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { -100, 0 });
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, -70});
    zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 50,0 });     //走到關(guān)膠點
    //zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 35 });         //走到關(guān)膠點
    cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = 0";
    iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    if (!ifTimeControl)        //距離控制
    {
        cmdbuff = "MOVEOP_ADIST = " + C_CloseDis.Text;
        iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
    else
    {
        if (Convert.ToSingle(C_CloseTime.Text) > 0)     //提前
        {
            cmdbuff = "MOVEOP_AHEADMS = " + C_CloseTime.Text;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
        else     //滯后
        {
            string T_Value = (-Convert.ToSingle(C_CloseTime.Text)).ToString();   //moveop_delay滯后需要正值
            cmdbuff = "MOVEOP_DELAY = " + T_Value;
            iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
        }
    }
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(g_handle, 0, 0, 0);
    zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 0 });         //走到零位
}

六.效果演示

下面以C#代碼跑測試和RTSys示波器抓取波形分析。

1.同步輸出效果:

2.距離控制提前滯后輸出效果:

3.時間控制提前滯后效果:

視頻講解可點擊→“PCIe EtherCAT實時運動控制卡PCIE464點膠工藝中的同步提前延時開關(guān)膠”查看。

完整代碼獲取地址

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本次，正運動技術(shù)PCIe EtherCAT實時運動控制卡PCIE464點膠工藝中的同步/提前/延時開關(guān)膠，就分享到這里。

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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。