EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開(kāi)發(fā)（五）：通過(guò)RTSys進(jìn)行調(diào)試與診斷

XPCIE1032H功能簡(jiǎn)介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制卡，可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。XPCIE1032H集成了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，結(jié)合MotionRT7運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開(kāi)發(fā)的非實(shí)時(shí)痛點(diǎn)，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板載16進(jìn)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(biāo)鎖存或兩路編碼器輸入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7實(shí)時(shí)內(nèi)核，使用本地LOCAL接口連接，通過(guò)高速的核內(nèi)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(shí)間可以達(dá)到3-5us左右。

RTSys開(kāi)發(fā)軟件簡(jiǎn)介

RTSys是正運(yùn)動(dòng)推出的集成運(yùn)動(dòng)控制+機(jī)器視覺(jué)功能的開(kāi)發(fā)軟件，支持RTBasic、RTPlc梯形圖、RTHmi、RTVision機(jī)器視覺(jué)等二次開(kāi)發(fā)，并可混合編程、實(shí)時(shí)仿真、在線跟蹤以及診斷與調(diào)試，快速實(shí)現(xiàn)智能裝備的視覺(jué)定位、測(cè)量、識(shí)別、檢測(cè)和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

RTSys軟件開(kāi)發(fā)界面如下圖所示。用戶(hù)可通過(guò)串口或網(wǎng)口連接PC與控制器，使用RTSys軟件編寫(xiě)的程序可以直接下載到正運(yùn)動(dòng)控制器里脫機(jī)運(yùn)行，也可以在PC平臺(tái)仿真運(yùn)行。

RTSys開(kāi)發(fā)界面

RTSys軟件支持四種編程方式：RtBasic、RtPLC梯形圖、HMI組態(tài)以及C語(yǔ)言編程。

RTSys軟件支持在線仿真調(diào)試，自帶仿真器ZMC Simulator和組態(tài)程序仿真工具xplc screen。

?XPCIE1032H與MotionRT7實(shí)時(shí)內(nèi)核的配合具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.支持多種上位機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫(kù)；

2.借助核內(nèi)交互，可以快速調(diào)用運(yùn)動(dòng)指令，響應(yīng)時(shí)間快至微秒級(jí)，比傳統(tǒng)PCI/PCIe快10倍；

3.解決傳統(tǒng)PCI/PCIe運(yùn)動(dòng)控制卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)性問(wèn)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(jué)飛拍、精密點(diǎn)膠和激光能量控制等應(yīng)用；

5.提供高速輸入接口，便于實(shí)現(xiàn)位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯(lián)動(dòng)、混合插補(bǔ)。

?使用XPCIE1032H和MotionRT7進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)，通常需要進(jìn)行以下步驟：

1.安裝驅(qū)動(dòng)程序，識(shí)別XPCIE1032H；

2.打開(kāi)并執(zhí)行文件“MotionRT710.exe”，配置參數(shù)和運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控。連接時(shí)請(qǐng)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(kāi)發(fā)，通過(guò)LOCAL鏈接方式連接到運(yùn)動(dòng)控制卡，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。

?與傳統(tǒng)PCI/PCIe卡和PLC的測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比：

我們可以從測(cè)試對(duì)比結(jié)果看出，XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡配合實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內(nèi)交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩(wěn)定，當(dāng)測(cè)試數(shù)量從1w增加到10w時(shí)，單條指令交互時(shí)間與多條指令交互時(shí)間波動(dòng)不大，非常適用于高速高精的應(yīng)用。

XPCIE1032H控制卡安裝

關(guān)閉計(jì)算機(jī)電源。

打開(kāi)計(jì)算機(jī)機(jī)箱，選擇一條空閑的XPCIE卡槽，用螺絲刀卸下相應(yīng)的擋板條。

將運(yùn)動(dòng)控制卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

XPCIE1032H驅(qū)動(dòng)安裝與建立連接參考往期文章EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開(kāi)發(fā)（一）：驅(qū)動(dòng)安裝與建立連接。

一、C#語(yǔ)言進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制開(kāi)發(fā)

具體C#新建項(xiàng)目以及程序開(kāi)發(fā)流程具體可參考“運(yùn)動(dòng)控制卡應(yīng)用開(kāi)發(fā)教程之C#”。本文主要以官方提供的C#例程為大家進(jìn)行講解。

1、進(jìn)入光盤(pán)資料選擇“PC函數(shù)庫(kù)2.1.1”。

2、點(diǎn)擊“Windows平臺(tái)”。

3、點(diǎn)擊“庫(kù)文件與例程”。

4、根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的函數(shù)庫(kù)和例程（64位為例），這里選擇64位。

5、解壓后選擇“C#”例程。

6、打開(kāi)單軸運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目文件夾（以單軸運(yùn)動(dòng)工程為例）。

7、打開(kāi)項(xiàng)目后，編譯程序，可看到該例程控制臺(tái)程序界面如圖。

在該界面有一個(gè)LOCAL連接BUTTON按鈕，關(guān)聯(lián)的方法為ZAUX_FastOpen方法，MotionRT7選擇用此方式進(jìn)行連接。

連接上板卡之后，在該界面可先進(jìn)行對(duì)應(yīng)的軸參數(shù)設(shè)置，設(shè)置完之后軸選擇，最后選擇運(yùn)動(dòng)方式，點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)即可。

二、相關(guān)PC函數(shù)介紹

相關(guān)PC函數(shù)介紹詳情可參考“ZMotion PC函數(shù)庫(kù)編程手冊(cè) V2.1.1”。

三、RTSys調(diào)試與診斷

1、控制器連接

上位機(jī)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，要在RTSys上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)監(jiān)控，首先要連接控制器。打開(kāi)RTSys軟件，點(diǎn)擊菜單欄的控制器選項(xiàng)，選擇連接。

在彈出連接界面，選擇Local,點(diǎn)擊連接。

2、軸參數(shù)界面

連接成功之后，在界面右側(cè)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)軸參數(shù)界面，這個(gè)界面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控軸的各個(gè)參數(shù)變化值。

通過(guò)上述C#單軸例程進(jìn)行參數(shù)設(shè)置之后，RTSys中軸參數(shù)會(huì)實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)。

此時(shí)通過(guò)上述C#上位機(jī)控制軸運(yùn)動(dòng)，在該界面可對(duì)軸運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)DPOS監(jiān)控是否有脈沖發(fā)出以及MPOS參數(shù)監(jiān)控軸是否有實(shí)際動(dòng)作，是否有位置反饋等。

通過(guò)ZAux_Direct_SetSpeed指令在上位機(jī)設(shè)置軸速度之后，實(shí)際軸速度變化不大；這個(gè)時(shí)候，我們可以在軸參數(shù)界面找到SPEED值，看是否和上位機(jī)設(shè)置的值一樣，進(jìn)而排查上位機(jī)速度值是否寫(xiě)進(jìn)去。

3、手動(dòng)運(yùn)動(dòng)界面

通過(guò)RTSys軟件進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)動(dòng)調(diào)試：

點(diǎn)擊RTSys菜單欄的工具按鈕，選擇手動(dòng)運(yùn)動(dòng)，彈出手動(dòng)運(yùn)動(dòng)界面，功能具體如下圖。

4、IO操作界面

點(diǎn)擊RTSys菜單欄工具按鈕，打開(kāi)“輸入口”和“輸出口"界面進(jìn)行IO口的監(jiān)控與調(diào)試。點(diǎn)擊IO選擇可手動(dòng)選擇想要監(jiān)控的IO編號(hào)范圍。

上位機(jī)使用ZAux_Direct_GetIn指令讀取輸入口的狀態(tài)，通過(guò)ZAux_Direct_GetOp指令讀取輸出口狀態(tài)以及ZAux_Direct_SetOp指令設(shè)置輸出口狀態(tài)。

通過(guò)上位機(jī)指令設(shè)置對(duì)應(yīng)的IO口之后，這時(shí)候要確認(rèn)上位機(jī)是否操作成功，打開(kāi)IO操作界面的輸入口和輸出口即可對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控與設(shè)置。

4、寄存器界面

點(diǎn)擊RTSys菜單欄的工具，打開(kāi)寄存器界面，點(diǎn)擊該界面的寄存器類(lèi)型下拉框，可監(jiān)控或設(shè)置MODBUS、VR、TABLE等寄存器的值。

該界面的“起始編號(hào)”指監(jiān)控對(duì)應(yīng)寄存器的起始編號(hào)。“個(gè)數(shù)”表示監(jiān)控的對(duì)應(yīng)寄存器從起始編號(hào)開(kāi)始，監(jiān)控的寄存器個(gè)數(shù)。

上位機(jī)使用ZAux_Direct_MoveTable緩沖修改table寄存器的值，ZAux_Direct_SetVrf指令修改VR寄存器的值，以及ZAux_Modbus_Set0x指令修改modbus位寄存器的值以及其他寄存器的讀寫(xiě)操作。上位機(jī)設(shè)置完對(duì)應(yīng)寄存器之后，便可打開(kāi)寄存器界面判斷相關(guān)寄存器的值是否寫(xiě)成功。

5、示波器界面

點(diǎn)擊RTSys菜單欄的工具，打開(kāi)示波器界面，可對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一些參數(shù)進(jìn)行波形的抓取。

示波器的操作方法：在RTSys編寫(xiě)好程序后，成功連接到控制器/仿真器后，打開(kāi)示波器，設(shè)置好所需采集的數(shù)據(jù)源及對(duì)應(yīng)編號(hào)，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”，再將程序下載至RAM/ROM（上位機(jī)編程直接編譯運(yùn)行上位機(jī)代碼），即可采樣

按以上操作程序里需加入“TRIGGER”指令自動(dòng)觸發(fā)示波器采樣。否則，需在點(diǎn)擊“啟動(dòng)”后，點(diǎn)擊“手動(dòng)觸發(fā)”再下載程序至RAM/ROM才可成功采樣。

示波器界面功能說(shuō)明：

（1）設(shè)置：打開(kāi)示波器設(shè)置窗口，設(shè)置示波器相關(guān)參數(shù)。

（2）啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)示波器（但不觸發(fā)示波器采樣）。

（3）停止：停止示波器采樣。

（4）YT模式：有三種模式可切換，包括YT模式、XY模式、XYZ模式。切換成XY模式即XY平面顯示兩個(gè)軸的插補(bǔ)合成軌跡。XYZ模式即XYZ三維平面顯示合成軌跡。

（5）<<：按下隱藏通道名稱(chēng)和峰值，只顯示通道編號(hào)。

（6）連續(xù)采集：不開(kāi)啟連續(xù)采集時(shí)，到達(dá)采集深度后便停止采集，開(kāi)啟了連續(xù)采集之后示波器會(huì)持續(xù)采樣。

（7）跟隨：開(kāi)啟跟隨后橫軸自動(dòng)移動(dòng)到實(shí)時(shí)采樣處，跟隨波形顯示。

（8）顯示游標(biāo)：用于標(biāo)定測(cè)量示波器圖形數(shù)據(jù)或者是坐標(biāo)距離。在YT模式中使用該工具可測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間所用時(shí)間，在XY模式中則測(cè)量坐標(biāo)間距。X1和X2游標(biāo)線與波形相交的交點(diǎn)橫坐標(biāo)即為通道(x)顯示的數(shù)據(jù)，Y1和Y2游標(biāo)線與波形相交的交點(diǎn)縱坐標(biāo)即為通道(Y)顯示的數(shù)據(jù)。

（9）手動(dòng)觸發(fā)：手動(dòng)觸發(fā)示波器采樣按鈕（自動(dòng)觸發(fā)使用trigger指令）。

（10）顯示：選擇當(dāng)前通道曲線是否顯示。

（11）編號(hào)：選擇需要采集的數(shù)據(jù)源編號(hào)，如軸號(hào)、數(shù)字量IO編號(hào)、TABLE編號(hào)、VR編號(hào)、MODBUS編號(hào)等。

（12）數(shù)據(jù)源：選擇采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型，下拉菜單選擇，多種類(lèi)型參數(shù)可選。

（13）偏移：波形縱軸偏移量設(shè)置。

（14）垂至刻度：縱軸一格的刻度。

（15）水平刻度：橫軸一格的刻度。

注：若要設(shè)置示波器參數(shù)，如軸編號(hào)、數(shù)據(jù)源以及啟動(dòng)示波器設(shè)置窗口，要先停止示波器再設(shè)置。

6、控制器狀態(tài)

點(diǎn)擊RTSys菜單欄的控制器選項(xiàng)，點(diǎn)擊控制器狀態(tài)，打開(kāi)控制器狀態(tài)顯示窗口。該狀態(tài)包括基本信息、Zcan節(jié)點(diǎn)信息、槽位0節(jié)點(diǎn)信息、控制器通訊配置等內(nèi)容。

（1）基本信息：包括控制器型號(hào)、支持最大任務(wù)數(shù)、IP地址、軟硬件版本號(hào)等控制器基本信息。

（2）Zcan節(jié)點(diǎn)：在該界面可顯示控制器的本地資源，包括軸數(shù)、數(shù)字量個(gè)數(shù)以及模擬量個(gè)數(shù)，還可顯示通過(guò)CAN接口擴(kuò)展的板卡信息。

（3）槽位0節(jié)點(diǎn)：顯示通過(guò)EtherCat口所接的設(shè)備的節(jié)點(diǎn)號(hào)、設(shè)備ID、撥碼號(hào)等信息。

（4）控制器通訊配置：顯示CAN信息與RS232、RS485、RS422串口配置信息。

使用上述上位機(jī)單軸運(yùn)動(dòng)例程抓取軸0指令位置（DPOS）以及軸實(shí)際反饋速度（MSPEED）曲線時(shí)，先打開(kāi)示波器界面，設(shè)置好抓取的軸號(hào)，以及選擇需要抓取的參數(shù)，設(shè)置完成之后，選擇YT模式，點(diǎn)擊啟動(dòng)，點(diǎn)擊手動(dòng)觸發(fā)，最后運(yùn)行上位機(jī)程序，抓取波形圖如下所示。

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審核編輯 黃宇