Windows实时运动控制软核(二):LOCAL高速接口测试之Qt

今天，正运动小助手给大家分享一下MotionRT7的安装和使用，以及使用Qt对MotionRT7开发的前期准备。

01  MotionRT7简介

MotionRT7是深圳市正运动技术推出的跨平台运动控制实时内核，也是国内首家完全自主自研， 自主可控的Windows运动控制实时软核。

1.MotionRT7具备以下特点：

（1）独立软件安装，适合各种Windows电脑； 绿色免安装，快速体验； 采用硬件绑定的运行许可证授权（未授权也可试用）； 可以方便的配置、启动、连接、模拟运行等。

（2）与MotionRT其它版本功能兼容，一次开发，可快速切换到嵌入式，Linux各种平台。

（3）统一函数库接口，快速的本地LOCAL接口，运动函数调用快至us级别，比普通PCI卡快数十倍。

（4）集成机器视觉，快速搭建各类运动控制+机器视觉的实时应用。

（5）强大多卡功能，最多240 轴联动，支持跨卡联动，脉冲与总线联动，振镜与平台联动，轻松实现位置锁存 / PSO 等高级功能。

2.持续迭代的运动控制实时内核MotionRT

MotionRT是正运动技术持续建设与发展的运动控制实时内核，已不断迭代了 7代，从 MotionRT1到 MotionRT7。

3.MotionRT7采用模块化软件架构

运动控制程序、视觉算法、MotionRT7运动控制引擎，通过高共享内存进行数据交互，大大提升运动控制与机器视觉的交互效率。用户自定义功能，融合Gmc、Gear/Cam、Frame、Robotics、CNC 等算法，打造 用户的专用控制系统。

4.统一开放的API函数

统一完善的SDK库 ，所有的第三方开发环境同一套API接口，跨平台的产品架构，提高效率，保持兼容性。

5.简单易用的运动控制功能

功能特性：

a.点位运动、直线插补、圆弧插补、螺旋插补、连续轨迹加工；

b.电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、位置锁存、虚拟轴叠加；

c.S曲线加减速，SS曲线加减速，轨迹运动更柔和；

d.1D/2D/3D高速位置同步输出PS0，充分满足视觉飞拍、高速点胶、激光加工；

e.客户可自定义运动控制算法或者机器人正反解算法；

f. 方便与第三方视觉配合。

6.开放的EtherCAT与配置调试工具

ZDevelop具备开放易用的配置，开发，调试，诊断等工具。而且ZDevelop是个绿色免费的软件，具备轴调试，轴状态，示波器等工具。

MotionRT7广泛支持EtherCAT总线，MotionRT7支持市面上广泛易用的EtherCAT伺服，EtherCAT步进，EtherCAT IO，EtherCAT阀岛，EtherCAT传感器。后续将持续完善EtherCAT的配置工具，持续努力做最好用的运动控制。

02  MotionRT7的安装和使用

第一步：安装驱动程序

1.打开“设备管理器”，选择“操作”中的“添加过时硬件”，并且选择“手动选择”。

2.点击“下一页”。

3.点击“从磁盘安装”。

4.选择驱动器所在的路径，打开文件夹“driver_signed”，选择“MotionRt64.sys”。

5.然后一直点击下一步，直到安装完成。

注意：驱动更新时，要从设备管理器删除设备，一定要选择把驱动文件也删除。

第二步：运行控制台程序

1.打开控制台程序所在位置，运行可执行文件“MotionRt710.exe”。

2.点击“Start”。

第三步：使用ZDevelop软件链接到控制器，进行参数监控

ZDevelop链接控制器，软件版本3.10以上，使用PCI/LOCAL方式进行连接。

第四步：网口扩展EtherCAT主站协议

1.查看网络连接。

2.选择用作EtherCAT的网卡，右键属性，安装协议。

3.点击从磁盘安装，选择驱动器所在的路径，打开文件夹”driver_signed”，选择“MotionRtPacket.inf”。

4.安装成功后，确认MotionRT64 Packet Protocol Driver前面有选上。

在RT控制台程序选择增加AddEcat，这时能看到对应网卡，选择上，然后启动RT。

自带PC的网卡EtherCAT有一定的实时性，如EtherCAT要提升性能，需要把网口其它的协议都去掉以提升实时性。

如需进一步提升实时性，请使用正运动专门的EtherCAT运动控制卡XPCIE1032。更多关于MotionRT7的参数设置以及相关问题，请参照“MotionRT7说明书” 。相关资料请上正运动技术官网www.zmotion.com.cn或者联系正运动相关人员。

03  Qt Creator进行MotionRT7项目的开发

1.新建Qt项目。

2.将zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.dll、zmotion.lib、zmotion.h这5个文件放到刚刚创建的Qt项目文件夹下。 以上资料可通过百度网盘下载或联系正运动相关人员获取。

3.添加外部静态库“zmotion.lib”。

（1）右击项目文件夹，点击“添加库”。

（2）选择“外部库”。

（3）点击浏览库文件选择zmotion.lib,然后如下图进行设置。

（4）点击完成按钮，完成静态库的添加。

（5）右键点击Pro文件，然后添加如下图所示的代码用于往项目里面添加zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.h文件，添加完成后点击”Ctrl+B”对项目里面的文件进行刷新。

（6）定义链接控制器的链接句柄ZMC_HANDLE g_handle，接着就可以调用正运动提供的API进行项目开发了。

4.相关功能开发（LOCAL高速接口测试，轴参数读取，EtherCat总线轴的使用）。

（1）相关PC函数介绍

在Qt的设计师界面，找到需要用到的 控件拖拽到窗体中进行UI界面设计，效果如下。

注：使用IP模式连接MotionRT7的时候，要将MotionRT710中的Config配置项Eth num的值设置为一个大于0的数（1-12），输入的ip为本机ip，可以在ZDevelop中直接查看。

（2）相关代码

a.通过IP链接方式的链接按钮的槽函数来链接 控制器（IP链接方式）。

 

//IP链接方式链接控制器
void MainWindow::on_IpLiskButton_clicked()
{
   //如果链接处于断开状态
   if(g_handle == NULL)
   {
       //获取下拉框里面的IP地址
       QString ipAddressBuff=ui->comBoxIpList->currentText();
       QByteArray ba = ipAddressBuff.toLatin1();
       char *ipAddress;
       ipAddress=ba.data();
       //连接控制器
       iresult =ZAux_OpenEth(ipAddress,&g_handle);
       //更新链接状态
       if(iresult == 0)
       {
           ui->LocalLinkStatus->setText("未链接");
           ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
           ui->IpLinkStatus->setText("链接成功");
           ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
       }
   }
   else
   {
         QMessageBox::critical(this, "错误", QString("请先点击断开链接按钮再进行链接操作"));
   }
}

b.通过LOCAL链接方式的链接按钮的 槽函数来链接控制器。

//Local链接方式链接控制器
void MainWindow::on_LocalLinkButton_clicked()
{
   //如果链接处于断开状态
   if(g_handle == NULL)
   {
       //获取下拉框里面的Local连接的字符串
       QString LocalAddressBuff=ui->comBoxLocal->currentText();
       QByteArray ba = LocalAddressBuff.toLatin1();
       char *LocalAddress;
       LocalAddress=ba.data();
       //连接控制器
       iresult = ZAux_FastOpen(ZMC_CONNECTION_LOCAL,LocalAddress,3000,&g_handle);
       //更新链接状态
       if(iresult == 0)
       {
           ui->LocalLinkStatus->setText("链接成功");
           ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
           ui->IpLinkStatus->setText("未链接");
           ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
       }
   }
   else
   {
         QMessageBox::critical(this, "错误", QString("请先点击断开链接按钮再进行链接操作"));
   }
}

c.通过断开按钮的槽函数来断开控制器的链接。

//断开上位机与控制器的链接
void MainWindow::on_CloseLinkButton_clicked()
{
   //停止所有轴运动
   iresult =ZAux_Direct_Rapidstop(g_handle,2);
   //断开控制器的链接
   iresult = ZAux_Close(g_handle);
}

 

d. 通过总线初始化按钮的槽函数对总线驱动器进行初始化 。
 

 

//总线扫描
void MainWindow::on_EcatAxisInitButton_clicked()
{
   if(g_handle !=NULL)
   {
       int Err;
       //扫描槽位号0上的总线设备，设备数为1，超时时间为3000ms。
       Err = ZAux_BusCmd_EcatScan(g_handle,0,1,3000);
       if(Err!=0)
       {
           if(Err == -2)
           {
               QMessageBox::critical(this, "总线扫描失败", QString("扫描超时"));
           }
           else if(Err == -1)
           {
               QMessageBox::critical(this, "总线扫描失败", QString("节点数目不一致"));
           }
           else
           {
               QMessageBox::critical(this, "总线扫描失败", QString("其他错误，详见错误码"));
           }
           return ;
       }
       //初始化总线轴，槽位号0的起始轴号为0，轴类型设置为65，PDO模式设置为模式0
       Err = ZAux_BusCmd_EcatAxisInit(g_handle,0,0,65,0);
       if(Err!=0)
       {
           if(Err == -1)
           {
               QMessageBox::critical(this, "总线轴使能失败", QString("总线初始化错误"));
           }
           else
           {
               QMessageBox::critical(this, "总线轴使能失败", QString("其他错误"));
           }
       }
   }
   else
   {
         QMessageBox::critical(this, "错误", QString("请先链接控制器"));
   }
}

 

e. 通过单条指令交互周期的测试按钮的槽函数启动新线程，对单条指令交互的周期进行测试 。

 

//开启新线程，对单条指令交互的周期进行测试
void MainWindow::on_SingleTestButton_clicked()
{
   //如果链接控制器发生错误
   if (g_handle != NULL)
   {
       //处理子线程发送过来的信号
       Task1 = new MyThread();
       void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
       void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
       connect(Task1,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
       //获取测试次数
       TestNum = ui->SingleTestNum->currentText().toInt();
       Task1->start();
   }
   
}
//Task1的run函数
void MyThread::run()
{
    //获取测试前的系统计时器时间
    StartTime=clock();
    for (int j=0; j

 

f. 通过多条指令交互周期的测试按钮的槽函数启动新线程，对多条指令交互的周期进行测试 。

 

//开启新线程，对多条指令交互的周期进行测试
void MainWindow::on_TestButton_clicked()
{
   //如果链接控制器发生错误
   if (g_handle != NULL)
   {
       //处理子线程发送过来的信号
       Task2 = new MyThread();
       void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
       void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
       connect(task2,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
       //获取测试次数
       TestNum = ui->TestNum->currentText().toInt();
       Task2->start();
   }
   
}
//Task2的run函数
void MyThread::run()
{
    //生成命令字符串
    char Command[128]="?DPOS(0),DPOS(1),DPOS(2),Mspeed(0),Mspeed(1),Mspeed(2),IDLE(0),IDLE(1),IDLE(2)";
    char ReturnBuff[64]={0};
    //获取测试前的系统计时器时间
    StartTime=clock();
    for (int j=0; j

 

04  分析与结论

以上分别是对IP方式链接MotionRT7与LOCAL方式链接MotionRT7的指令交互测试，从上面的运行效果图的数据显示来看，可以看出当进行1w次和进行10w次 的单指令交互或多指令交互时，LOCAL链接的方式进行指令交互所需要的单条指令交互时间（平均5us左右），一次性读取12个状态的多条指令交互时间（平均9us左右）都是要比IP链接的方式更快（平均34us左右与36us左右）。

其次，我们可以从运行结果看出MotionRT7在LOCAL链接的方式下，指令交互的效率也是非常地稳定，当测试数量从1w增加到10w时，单条指令交互时间与多条指令交互时间波动不大，这将为工艺作业中稳定性提供了极大的保证。

MotionRT7的出现，绝对是一次重大的惊喜与升级，它为我们在进行大批量指令交互的过程中，提供了更好的效率与稳定性，给生产创造更高的效率与更多的价值！

相关的函数请参照“ZMotion PC函数库编程手册”。

本次，正运动技术 Windows实时运动控制软核（二）：LOCAL高速接口测试之Qt ，就分享到这里。

 　　审核编辑：汤梓红