多轴高性能EtherCAT总线运动控制器ZMC408CE硬件介绍

ZMC408CE硬件介绍

ZMC408CE是正运动推出的一款多轴高性能EtherCAT总线运动控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盘等通讯接口，ZMC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。

ZMC408CE支持8轴运动控制，最多可扩展至32轴，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随等功能。 ZMC408CE支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。PC上位机API编程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE支持8轴运动控制，可采用脉冲轴（带编码器反馈）或EtherCAT总线轴，通用IO包含24路输入口和16路输出口，部分IO为高速IO，模拟量AD/DA各两路，EtherCAT最快125us的刷新周期。 ZMC408CE支持8个通道的硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出，还支持8通道PWM输出，对应的输出口为OUT0-7，支持8个通道同时触发硬件比较输出。

ZMC408CE视频介绍

 01

MATLAB进行运动控制开发

1.在MATLAB R2019a菜单“主页”→“新建”→“工程”→“空白工程”，启动创建项目向导。

2.新建GUI。命令行输入guide，新建GUI。

3.找到厂家提供的光盘资料里面的MATLAB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MATLAB压缩包，里面有对应的函数库。

4.将厂商提供的库文件以及相关文件复制到MATLAB工作目录下。 （1）“zauxdll.dll”、“zmotion.dll”、“zauxdll2.h”、“zmotion.h”四个文件拷贝到matlab工作目录下。 如：C:.......R2019ain

（2）将“zauxdll2.h”、“zmotion.h”两个文件拷贝到include目录。

如：C:.......R2019aexterninclude

（3）拷贝“zauxdll.dll”文件到新建的工程目录中。

5.配置MATLAB开发环境。

（1）在matlab命令行输入“mbuild -setup”以及“mex -setup”，选择安装的c语言编译器。

（2）使用loadlibrary('zauxdll.dll','zauxdll2.h');加载函数库。

（3）libfunctions zauxdll -full;或 libfunctionsview zauxdll;显示共享库函数签名。

6.使用“calllib”调用zauxdll函数库中函数，详细可查看MATLAB帮助。

有关参数传递，在calllib帮助→传递参数。

至此函数库添加完成，可进行MATLAB项目开发。

 02

相关PC函数介绍

1.PC函数手册在光盘资料查看，具体路径如下：“光盘资料8.PC函数函数库2.1Motion函数库编程手册 V2.1.pdf”。

2.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。

（1）ZAux_OpenEth()接口说明

 

指令3	ZAux_OpenEth
指令原型	int32  __stdcall  ZAux_OpenEth(char  *ipaddr, ZMC_HANDLE * phandle)
指令说明	以太网连接控制器。
输入参数	参数名 描述 Ipaddr 连接的IP地址
输出参数	参数名 描述 Phandle 返回的连接句柄
返回值	成功返回值为0，非0详见错误码说明。
指令示例	网口连接控制器
详细说明	1.网口采用RJ45标准网线接口，通讯速率为100Mbit/s。 2.控制器出厂的IP地址为192.168.0.11，端口号为502。对端通讯设备需与控制器处于同一网段,才可进行连接。 3.最常用的控制器连接方式。 4.ZMC_HANDLE 类型：Zmotion库中，专门用于控制卡连接数据定义类型；

 

（2）项目应用截图

（3）命令行应用截图

3、使用单轴运动相关的指令操作链接句柄“g_handle”，对控制器进行单轴运动控制，单轴运动相关的指令如下。

（1）单轴相对运动指令

 

指令92	ZAux_Direct_Single_Move
指令原型	int32 __stdcall  ZAux_Direct_Single_Move(ZMC_HANDLE  handle, int  iaxis, float  fdistance)
指令说明	单轴相对运动。
输入参数	参数名 描述 handle 连接标识。 iaxis 轴号。 fdistance 距离。
输出参数	/
返回值	成功返回值为0，非0详见错误码说明。
指令示例	单轴点位运动
详细说明	/

 

（2）单轴绝对运动指令

 

指令93	ZAux_Direct_Single_MoveAbs
指令原型	int32  __stdcall  ZAux_Direct_Single_MoveAbs(ZMC_HANDLE handle, int  iaxis, float  fdistance)
指令说明	单轴绝对运动。
输入参数	参数名 描述 handle 连接标识。 iaxis 轴号。 fdistance 绝对距离。
输出参数	/
返回值	成功返回值为0，非0详见错误码说明。
指令示例	单轴点位运动
详细说明	/

 

（3）单轴持续运动

 

指令94	ZAux_Direct_Single_Vmove
指令原型	int32  __stdcall  ZAux_Direct_Single_Vmove(ZMC_HANDLE handle, int  iaxis, int  idir)
指令说明	单轴连续运动指令，连续往一个方向运动。
输入参数	参数名 描述 handle 连接标识。 iaxis 轴号。 idir 方向-1—负向  1—正向。
输出参数	/
返回值	成功返回值为0，非0详见错误码说明。
指令示例	单轴持续运动
详细说明	当前面的VMOVE运动没有停止时，此VMOVE指令会自动替换前面的VMOVE指令并修改方向，因此无需CANCEL前面的VMOVE指令。

 

（4）单轴停止运动

 

指令189	ZAux_Direct_Single_Cancel
指令原型	int32 __stdcall ZAux_Direct_Single_Cancel (ZMC_HANDLE handle, int iaxis, int imode);
指令说明	单轴运动停止。
输入参数	参数名 描述 handle 连接标识。 iaxis 轴号。 imode 模式： 0 （缺省）取消当前运动 1  取消缓冲的运动 2  取消当前运动和缓冲运动 3  立即中断脉冲发送
输出参数	/
返回值	成功返回值为0，非0详见错误码说明。
指令示例	单轴持续运动
详细说明	如果指定轴在插补运动轴列表中，无论主轴或者其他轴，都停止轴组的插补运动 MODE0~2减速度按FASTDEC和DECEL中最大的值。 CANCEL后要调用绝对位置运动，必须先等待停止完成。

 

 03

MATLAB进行单轴运动开发

1.单轴运动控制人机交互界面如下。

2.例程简易流程图。

3.在MATLAB的GUI界面中新建控件进行程序编写。

A.在工具栏新建“普通按钮”和可编辑文本，并双击修改属性。

B.控件右键，查看回调，“CallBack”创建回调响应函数，此时自动新建.m格式文件，在这里进行界面响应程序编写。

C.将自动创建的文件添加到项目中。

D.在“XXX_OpeningFcn”函数中加载函数库，并定义全局变量。

 

 

% --- Executes just before untitled is made visible.
function untitled_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject    handle to figure
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin   command line arguments to untitled (see VARARGIN)
% Choose default command line output for untitled
handles.output = hObject;
% Update handles structure
guidata(hObject, handles);
    if not(libisloaded('zauxdll'))%加载函数库
        loadlibrary('zauxdll.dll','zauxdll2.h');
    end
    disp("加载函数库");%命令行打印
    global g_handleptr;%定义连接句柄
    global g_nAxis;%定义轴号
    global g_Dir;%定义运动方向
    global g_Moveway;%定义运动方式 
    g_handleptr= libpointer('voidPtrPtr');
    g_Dir=1;
    g_Moveway=0;
g_nAxis=0;

 

 

4.编写“连接控制器”按钮程序，调用接口“ZAux_OpenEth（）”，使点击按钮时链接控制器。

 

 

% --- Executes on button press in pushbutton_openZmc.
function pushbutton_openZmc_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton_openZmc (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
    handles.timer = timer('Period',0.05,'ExecutionMode','FixedRate',... 
                            'TimerFcn',{@UpdateSliderData, handles});%定时器
     global g_handleptr;%定义连接句柄
        ip =get(handles.edit_Ip,'String');
        disp("连接控制器:"+ip);
        zmc_ip = char(ip);
        [res,~] = calllib('zauxdll','ZAux_OpenEth',zmc_ip ,g_handleptr);
        commandCheckHandler("ZAux_OpenEth",res);
        if res==0
            fprintf('连接控制器成功
');
            set(gcf,'NumberTitle', 'off', 'Name', '连接成功');
            %msgbox('Connection successful');
            start( handles.timer );%启动定时器
        else
            fprintf('连接控制器失败,错误码%d
',res);
            set(gcf,'NumberTitle', 'off', 'Name', '连接失败');
            msgbox('Connection failure，Please check the IP！');%连接控制器失败，请检查IP地址
        return;
end

 

 

5.主界面右键添加销毁函数，调用“ZAux_Close（）”关闭连接。

 

 

% --- Executes during object deletion, before destroying properties.关闭连接
function figure1_DeleteFcn(hObject, eventdata, handles)
    global g_handleptr;%定义连接句柄
    calllib('zauxdll','ZAux_Close',g_handleptr);
disp("关闭与控制器连接");%打印

 

 

6.通过定时器更新控制器轴状态：当前坐标、当前速度等。

 

 

function UpdateSliderData(obj, events, handles)
    global g_handleptr;%定义连接句柄
    global g_nAxis;%定义轴号
    [res,~,runstate]=calllib('zauxdll','ZAux_Direct_GetIfIdle',g_handleptr,g_nAxis, 0);
        commandCheckHandler("ZAux_Direct_GetIfIdle",res);
    [res,~,curpos]=calllib('zauxdll','ZAux_Direct_GetDpos',g_handleptr, g_nAxis, 0);
        commandCheckHandler("ZAux_Direct_GetDpos",res);
    [res,~,curspeed]=calllib('zauxdll','ZAux_Direct_GetVpSpeed',g_handleptr, g_nAxis, 0);
        commandCheckHandler("ZAux_Direct_GetVpSpeed",res);
    str_curpos=num2str(curpos);
    str_curspeed=num2str(curspeed);
    if (runstate==0)
        set(handles.edit_runstate,'String',"当前运动状态:运行");
    else
        set(handles.edit_runstate,'String',"当前运动状态:停止");
    end
    set(handles.edit_curpos,'String',"当前轴坐标：" +str_curpos);
set(handles.edit_curspeed,'String',"当前轴速度：" +str_curspeed);

 

 

7.通过启动按钮的事件处理函数来设置轴参数并开始运动。

 

 

% --- Executes on button press in pushbutton_runmove.运动
function pushbutton_runmove_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to pushbutton_runmove (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
   global g_handleptr;%定义连接句柄
   global g_nAxis;%定义轴号
   global g_Dir;%定义运动方向
   global g_Moveway;%定义运动方式
    calllib('zauxdll','ZAux_Direct_SetAtype',g_handleptr, g_nAxis,0); calllib('zauxdll','ZAux_Direct_SetUnits',g_handleptr,g_nAxis,str2num(get(handles.edit_units,'String')));
    calllib('zauxdll','ZAux_Direct_SetLspeed',g_handleptr, g_nAxis, str2num(get(handles.edit_lspeed,'String')));
    calllib('zauxdll','ZAux_Direct_SetSpeed',g_handleptr, g_nAxis, str2num(get(handles.edit_speed,'String')));
    calllib('zauxdll','ZAux_Direct_SetAccel',g_handleptr, g_nAxis, str2num(get(handles.edit_acc,'String')));
    calllib('zauxdll','ZAux_Direct_SetDecel',g_handleptr, g_nAxis, str2num(get(handles.edit_dec,'String')));
    calllib('zauxdll','ZAux_Direct_SetSramp',g_handleptr, g_nAxis, str2num(get(handles.edit_sramp,'String')));
    if (g_Moveway) %//连续运动
         calllib('zauxdll','ZAux_Direct_Single_Vmove',g_handleptr, g_nAxis,g_Dir);
    else  % //寸动
         calllib('zauxdll','ZAux_Direct_Single_Move',g_handleptr, g_nAxis, g_Dir * str2num(get(handles.edit_step,'String')));         
end

 

 

8.通过停止按钮的事件处理函数来停止插补运动。

 

 

% --- Executes on button press in pushbutton_stopMove.单轴停止
function pushbutton_stopMove_Callback(hObject, eventdata, handles)
    global g_handleptr;%定义连接句柄
    global g_nAxis;
    calllib('zauxdll','ZAux_Direct_Single_Cancel',g_handleptr,g_nAxis,2);

 

 

 04

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，并点击“视图”→“示波器”打开示波器对轴运动情况进行监控。

2.运行上位机软件进行调试监控。

3.教学视频。

本次，正运动技术EtherCAT运动控制器的MATLAB开发，就分享到这里。  

审核编辑：黄飞