EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动

正运动技术 2021-11-08 2095

描述

　　今天，正运动技术为大家分享一下《EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动》。在正式学习之前，我们先了解一下正运动技术的运动控制卡ECI2618和ECI2828。这两款产品分别是6轴，8轴运动控制卡。

　　ECI2618支持6轴脉冲输入与编码器反馈，板载24点输入，16点输出，2AD，2DA，支持手轮接口，其中特定输出口支持高速PWM控制。

　　ECI2828支持8轴总线型输入与编码器反馈，板载24点输入，16点输出，2路AD，2路DA，支持手轮接口，其中特定输出口支持高速PWM控制。

　　ECI2618，ECI2828均使用同一套API函数，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。

　　接下来，进入正题。本节我们主要给大家分享一下EtherCAT运动控制卡之ECI2820如何使用C#进行EtherCAT总线轴运动和轴参数设置。

　　一 ECI2828运动控制卡硬件介绍

　　ECI2828系列运动控制卡支持多达 16 轴直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴、机械手指令等;采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。

　　ECI2828系列运动运动控制卡支持以太网，232 通讯接口和电脑相连，接收电脑的指令运行，可以通过EtherCAT总线和CAN总线去连接各个扩展模块，从而扩展输入输出点数或运动轴。

　　ECI2828系列运动控制卡的应用程序可以使用 VC,VB，VS，C++，C#等软件来开发，程序运行时需要动态库 zmotion.dll。调试时可以把ZDevelop软件同时连接到控制器，从而方便调试、方便观察。

　　二 C#语言进行运动控制开发

　　1.新建MFC项目并添加函数库

　　(1)在VS2015菜单“文件”→“新建”→ “项目”，启动创建项目向导。

　　(2)选择开发语言为“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows 窗体应用程序。

　　(3)找到厂家提供的光盘资料里面的C#函数库，路径如下(64位库为例)：

　　A、进入厂商提供的光盘资料找到“8.PC函数”文件夹，并点击进入。

　　B、选择“函数库2.1”文件夹。

　　C、选择“Windows平台”文件夹。

　　D、根据需要选择对应的函数库这里选择64位库。

　　E、解压C#的压缩包,里面有C#对应的函数库。

　　F、函数库具体路径如下。

　　(4)将厂商提供的C#的库文件以及相关文件复制到新建的项目中。

　　A、将zmcaux.cs文件复制到新建的项目里面中。

　　B、将zaux.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夹中。

　　(5)用vs打开新建的项目文件，在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有，然后鼠标右键点击zmcaux.cs文件，点击包括在项目中。

　　(6)双击Form1.cs里面的Form1，出现代码编辑界面，在文件开头写入 using cszmcaux,并声明控制器句柄g_handle。

　　至此项目新建完成，可进行C#项目开发。

　　2.PC函数介绍

　　A、PC函数手册也在光盘资料里面，具体路径如下：“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册 V2.1.pdf”。

　　B、PC编程，一般如果网口对控制器和工控机进行链接。网口链接函数接口是ZAux_OpenEth();如果链接成功，该接口会返回一个链接句柄。通过操作这个链接句柄可以实现对控制器的控制。

　　ZAux_OpenEth()接口说明：

　　项目应用截图：

　　C、我们会提供EtherCAT总线初始化的basic代码，可以通过指令ZAux_BasDown()将总线初始化的basic代码下载到控制器中，从而实现EtherCAT总线轴的初始化。

　　D、使用PC函数库里面的相关的函数接口，通过操作链接句柄“g_handle”，对控制器进行轴参数的设置和获取。

　　轴参数设置相关函数接口：

　　轴运动速度设置接口说明：

　　E、使用ZAux_BusCmd_SDORead()和ZAux_BusCmd_SDOWrite()接口，实现对总线驱动器SDO参数的读写。

　　3、C#开发实现EtherCAT总线轴运动

　　(1)EtherCAT总线轴运动控制例程界面如下。

　　(2)例程简易流程图。

　　(3)EtherCAT总线初始化Basic程序介绍，先将该程序下载到控制器中，PC再调用下面的总线初始化函数，即可完成总线初始化。

　　'********************ECAT总线初始化****************

　　global CONST BUS_TYPE = 0 '总线类型。

　　global CONST MAX_AXISNUM = 16 '最大轴数

　　global CONST Bus_Slot = 0 '槽位号0

　　global CONST Bus_AxisStart = 0 '总线轴起始轴号

　　global Bus_InitStatus '总线初始化完成状态

　　Bus_InitStatus = -1

　　global Bus_TotalAxisnum '检查扫描的总轴数

　　delay(3000) '延时3S等待驱动器上电

　　Ecat_Init()

　　end

　　global sub Ecat_Init()

　　'初始化还原轴类型

　　for i=0 to MAX_AXISNUM - 1

　　AXIS_ENABLE(i) = 0

　　ATYPE(i)=0

　　'扫描总线

　　Bus_InitStatus = -1

　　Bus_TotalAxisnum = 0

　　SLOT_STOP(Bus_Slot)

　　DELAY(200)

　　SLOT_SCAN(Bus_Slot)

　　'如果扫描成功

　　if return then

　　?"总线扫描成功","连接设备数："NODE_COUNT(Bus_Slot)

　　?"开始映射轴号"

　　'遍历总线下所有从站节点

　　for i=0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1

　　'判断当前节点是否有电机

　　if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i) <>0 then

　　for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i)-1

　　'映射轴号

　　AXIS_ADDRESS(Bus_AxisStart+i)=Bus_TotalAxisnum+1

　　'设置控制模式 65-位置 66-速度 67-转矩

　　ATYPE(Bus_AxisStart+i)=65

　　'设置PROFILE功能

　　DRIVE_PROFILE(Bus_AxisStart+i)= 4

　　'每轴单独分组

　　DISABLE_GROUP(Bus_AxisStart+i)

　　'映射驱动器上的IO起始地址

　　DRIVE_IO(Bus_AxisStart+i) = 128 + (Bus_AxisStart+i)*16

　　'设置限位信号

　　REV_IN(Bus_AxisStart+i) = 128 + (Bus_AxisStart+i)*16

　　FWD_IN(Bus_AxisStart+i) = 129 + (Bus_AxisStart+i)*16

　　DATUM_IN(Bus_AxisStart+i) = 130 + (Bus_AxisStart+i)*16

　　INVERT_IN(128 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

　　INVERT_IN(129 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

　　INVERT_IN(130 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

　　'总轴数+1

　　Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1

　　endif

　　?"轴号映射完成","连接总轴数："Bus_TotalAxisnum

　　WA 2000

　　'启动总线

　　SLOT_START(Bus_Slot)

　　if return then

　　?"总线开启成功"

　　?"开始清除驱动器错误(根据驱动器数据字典设置)"

　　for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1

　　DRIVE_CONTROLWORD(i)=128 '根据驱动器数据字典

　　wa 100

　　DRIVE_CONTROLWORD(i)=6

　　wa 100

　　DRIVE_CONTROLWORD(i)=15

　　wa 100

　　?"驱动器错误清除完成"

　　wa 100

　　?"清除控制器错误"

　　DATUM(0)

　　DRIVE_CLEAR(0)

　　?"控制器错误清除完成"

　　wa 100

　　?"轴使能准备"

　　for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1

　　base(i)

　　AXIS_ENABLE=1

　　'使能总开关

　　WDOG=1

　　Bus_InitStatus = 1

　　?"轴使能完成"

　　else

　　?"总线开启失败"

　　Bus_InitStatus = 0

　　endif

　　else

　　?"总线扫描失败"

　　Bus_InitStatus = 0

　　endif

　　end sub

　　(4)在连接按钮的事件处理函数中调用接口ZAux_OpenEth()，实现与控制器的连接。

　　//网口连接控制器

　　private void C_Open_Eth_Click(object sender, EventArgs e)

　　{

　　zmcaux.ZAux_OpenEth(C_Ip_Address.Text, out g_handle);

　　if (g_handle != (IntPtr)0)

　　{

　　this.Text = "已连接";

　　timer1.Enabled = true;

　　}

　　(5)通过定时器更新控制器轴参数和总线轴初始化情况。

　　//定时器

　　private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

　　{

　　int ret = 0;

　　float[] f_AxisPara = new float[10];

　　int[] i_AxisPara = new int[10];

　　if (g_handle != (IntPtr)0)

　　{

　　//获取轴参数,轴状态

　　m_axisnum = Convert.ToInt32(C_Move_Axis.Text);

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisEnable(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[0]);

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[0]);

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[1]);

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisStatus(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[1]);

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[2]);

　　if (ret == 0)

　　{

　　C_AxisEnable.Text = (i_AxisPara[0] == 0) ? "off" : "on";

　　C_AxisMpos.Text = f_AxisPara[0].ToString();

　　C_AxisDpos.Text = f_AxisPara[1].ToString();

　　C_AxisStatus.Text = i_AxisPara[1].ToString();

　　C_AxisIdle.Text = i_AxisPara[2].ToString();

　　}

　　//如果已经加载文件并且正在初始化---读取总线初始化状态

　　if (g_basflag && g_InitStatus == -1)

　　{

　　float tempstatus = -1;

　　int m_BusNodeNum = 0;

　　float m_BusAxisNum = 0;

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "BUS_TYPE", ref Bus_type); //读取BAS文件中的变量判断总线类型

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref tempstatus); //读取BAS文件中的变量判断总线初始化完成状态

　　ret += zmcaux.ZAux_BusCmd_GetNodeNum(g_handle, 0, ref m_BusNodeNum); //读取槽位0上节点个数。

　　ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref m_BusAxisNum); //读取BAS文件中的变量判断扫描的总轴数

　　g_InitStatus = (int)tempstatus;

　　if (ret == 0 && g_InitStatus != -1)

　　{

　　C_Bus_Status.Text = (g_InitStatus == 1) ? "初始化成功" : "初始化失败";

　　C_NodeNum.Text = m_BusNodeNum.ToString();

　　C_AxisNum.Text = m_BusAxisNum.ToString();

　　}

　　(6)通过BAS文件下载按钮的事件处理函数，调用BAS文件下载接口将厂商提供的EtherCAT总线初始化的Basic代码下载到控制器中。

　　//下载总线初始化的BAS文件到控制器

　　private void C_Download_Click(object sender, EventArgs e)

　　{

　　if (g_handle == (IntPtr)0)

　　{

　　MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

　　}

　　else

　　{

　　int ret = 0;

　　string strFilePath;

　　OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog();

　　openFileDialog1.InitialDirectory = "\\";

　　openFileDialog1.Filter = "配置文件(*.bas)|*.bas";

　　openFileDialog1.RestoreDirectory = true;

　　openFileDialog1.FilterIndex = 1;

　　//打开配置文件

　　if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK)

　　{

　　strFilePath = openFileDialog1.FileName;

　　C_BasFile.Text = strFilePath;

　　//下载到ROM

　　ret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 1);

　　if (ret != 0)

　　{

　　MessageBox.Show("文件下载失败!", "提示");

　　}

　　else

　　{

　　MessageBox.Show("文件下载成功", "提示");

　　}

　　(7)通过总线初始化按钮的事件处理函数调用运行basic程序里的总线初始化函数进行总线初始化。

　　//总线初始化，下载ROM时程序会自动初始化一次

　　private void C_BusInit_Click(object sender, EventArgs e)

　　{

　　if (g_handle == (IntPtr)0)

　　{

　　MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

　　}

　　else

　　{

　　int ret;

　　if (g_basflag && (g_InitStatus != -1))

　　{

　　g_InitStatus = -1;

　　StringBuilder buffer = new StringBuilder(10240);

　　C_Bus_Status.Text = "初始化未完成";

　　//调用basic程序中的总线初始化函数Ecat_Init()

　　ret = zmcaux.ZAux_Execute(g_handle, "RUNTASK 1,Ecat_Init", buffer, 0);

　　}

　　(8)通过设置按钮的事件处理函数来设置轴参数。

　　//轴参数设置按钮

　　private void AxisParaSet_Click(object sender, EventArgs e)

　　{

　　int ret = 0;

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

　　}

　　(9)通过运动按钮的事件处理函数来控制轴运动。

　　//持续正转运动

　　private void C_Button_Fwd_Click(object sender, EventArgs e)

　　{

　　int ret = 0;

　　//更新轴参数

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

　　//持续正方向运动

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, m_axisnum, 1);

　　}

　　//反转

　　private void C_Button_Rev_Click(object sender, EventArgs e)

　　{

　　//更新轴参数

　　int ret = 0;

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

　　//持续负方向运动

　　ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, m_axisnum,-1);

　　}

　　(10)通过SDO读写按钮的事件处理函数来读写驱动器的SDO参数。

　　private void C_Sdo_Read_Click(object sender, EventArgs e) //ETHERCAT读取

　　{

　　if (g_handle == (IntPtr)0)

　　{

　　MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

　　return;

　　}

　　int ret = 0;

　　string str;

　　uint m_sdo_node2 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode1.Text);

　　str = Convert.ToString(C_SdoReg1.Text);

　　uint m_sdo_index2 = uint.Parse(str, System.Globalization.NumberStyles.AllowHexSpecifier);

　　uint m_sdo_sub2 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub1.Text);

　　uint m_sdo_type2 = Convert.ToUInt32(C_SdoType1.SelectedIndex.ToString()) + 1;

　　int m_sdo_data2 = 0;

　　if (Bus_type == 0)

　　{

　　ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDORead(g_handle, 0, m_sdo_node2, m_sdo_index2, m_sdo_sub2, m_sdo_type2, ref m_sdo_data2);

　　if (ret != 0)

　　{

　　MessageBox.Show("读取失败");

　　return;

　　}

　　C_Sdodata1.Text = m_sdo_data2.ToString();

　　}

　　else

　　{

　　MessageBox.Show("非ETHERCAT模块");

　　return;

　　}

　　private void C_Sdo_Write_Click(object sender, EventArgs e) //ETHERCAT写

　　{

　　if (g_handle == (IntPtr)0)

　　{

　　MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

　　return;

　　}

　　int ret = 0;

　　string str;

　　uint m_sdo_node1 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode0.Text);

　　str = Convert.ToString(C_SdoReg0.Text);

　　uint m_sdo_index1 = uint.Parse(str, System.Globalization.NumberStyles.AllowHexSpecifier);

　　uint m_sdo_sub1 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub0.Text);

　　uint m_sdo_type1 = Convert.ToUInt32(C_SdoType0.SelectedIndex.ToString()) + 1;

　　int m_sdo_data1 = Convert.ToInt32(C_Sdodata0.Text);

　　if (Bus_type == 0)

　　{

　　ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWrite(g_handle, 0, m_sdo_node1, m_sdo_index1, m_sdo_sub1, m_sdo_type1, m_sdo_data1);

　　if (ret != 0)

　　{

　　MessageBox.Show("写入失败");

　　return;

　　}

　　 else

　　{

　　MessageBox.Show("非ETHERCAT模块");

　　return;

　　}

　　4.调试与监控

　　编译运行例程，同时连接ZDevelop软件进行调试，对运动控制的轴参数和运动情况进行监控。

　　(1)连接ZDevelop软件，对轴参数和轴状态进行监控。

　　(2)总线轴运动与轴参数设置演示

视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV1B64y1v7Sf/

　　本次，正运动技术EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动，就分享到这里。

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