XPCIE1032H功能簡介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運動控制卡，可選6-64軸運動控制，支持多路高速數字輸入輸出，可輕松實現多軸同步控制和高速數據傳輸。

XPCIE1032H運動控制卡集成了強大的運動控制功能，結合MotionRT7運動控制實時軟核，解決了高速高精應用中，PC Windows開發的非實時痛點，指令交互速度比傳統的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板載16進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路高速色標鎖存或兩路編碼器輸入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7實時內核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內交互，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間可以達到3-5us左右。

?XPCIE1032H與MotionRT7實時內核的配合具有以下優勢：

1.支持多種上位機語言開發，所有系列產品均可調用同一套API函數庫；

2.借助核內交互，可以快速調用運動指令，響應時間快至微秒級，比傳統PCI/PCIe快10倍；

3.解決傳統PCI/PCIe運動控制卡在Windows環境下控制系統的非實時性問題；

4.支持一維/二維/三維PSO（高速硬件位置比較輸出），適用于視覺飛拍、精密點膠和激光能量控制等應用；

5.提供高速輸入接口，便于實現位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯動、混合插補。

?使用XPCIE1032H和MotionRT7進行項目開發時，通常需要進行以下步驟：

1.安裝驅動程序，識別XPCIE1032H；

2.打開并執行文件“MotionRT710.exe”，配置參數和運行運動控制實時內核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進行參數監控。連接時請使用PCI/LOCAL方式，并確保ZDevelop軟件版本在3.10以上；

4.完成控制程序開發，通過LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡，實現實時運動控制。

?與傳統PCI/PCIe卡和PLC的測試數據結果對比：

我們可以從測試對比結果看出，XPCIE1032H運動控制卡配合實時運動控制內核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩定，當測試數量從1w增加到10w時，單條指令交互時間與多條指令交互時間波動不大，非常適用于高速高精的應用。

XPCIE1032H控制卡安裝

關閉計算機電源。

打開計算機機箱，選擇一條空閑的XPCIE卡槽，用螺絲刀卸下相應的擋板條。

將運動控制卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

XPCIE1032H驅動安裝與建立連接參考往期文章EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（一）：驅動安裝與建立連接。

一、新建C#項目（VS2022）

到正運動技術官網的下載中心選擇需要的平臺庫文件。

解壓下載的安裝包找到 “Zmcaux.cs” ， “zauxdll.dll” ， “zmotion.dll” 放入到項目文件中。

1、“Zmcaux.cs”放在項目根目錄文件中，與bin目錄同級。

2、“zauxdll.dll”，“zmotion.dll”放在bin -> Debug。

用vs打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點擊顯示所有，選中項目，右鍵“添加”->“現有項”，選中zmcaux.cs文件添加進在項目中。

雙擊Form1.cs里面的Form1，出現代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。

二、相關PC函數介紹

相關PC函數介紹詳情可參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。

其他基本軸參數相關PC函數:

在form設計界面找到需要用到的控件拖拽到窗體中進行UI界面設計，設計效果圖如下。

三、相關程序以及設計思路

本例程以XPLCIE1032H搭載在MotionRT7實時內核上，通過EthereCAT總線口接一個松下伺服驅動器為節點0為例子，如下圖：

例程配套的basic程序（總線初始化腳本文件）如下，用戶可根據實際需求配置總線節點數量，驅動器pdo等參數（例程中pdo列表配置的是18，該列表中同時包含607A-周期位置、60FF-周期速度、6071-周期力矩的數字字典，因此可以支持總線三種模式的切換）。

關于pdo列表的配置可以打開zbasic編程手冊，搜索DRIVE_PROFILE指令。

'ECAT總線初始化
GLOBAL CONST BUS_TYPE = 0           '總線類型?？捎糜谏衔粰C區分當前總線類型
GLOBAL CONST Bus_Slot  = 0          '槽位號0（單總線控制器缺省0）
GLOBAL CONST Bus_AxisStart = 0      '總線軸起始軸號
GLOBAL CONST Bus_NodeNum   = 1      '總線配置節點數量,用于判斷實際檢測到的從站數量是否一致
GLOBAL MAX_AXISNUM                  '最大軸數
MAX_AXISNUM = SYS_ZFEATURE(0)
GLOBAL Bus_InitStatus               '總線初始化完成狀態
Bus_InitStatus = -1
GLOBAL Bus_TotalAxisnum             '檢查掃描的總軸數
DELAY(3000)        
'延時3S等待驅動器上電，不同驅動器自身上電時間不同，具體根據驅動器調整延時
?"總線通訊周期：",SERVO_PERIOD,"us"
Ecat_Init()        '初始化ECAT總線 
END
GLOBAL SUB Ecat_Init()
   local Node_Num,Temp_Axis,Drive_Vender,Drive_Device,Drive_Alias
   RAPIDSTOP(2)
   for i=0 to SYS_ZFEATURE(0) - 1          '初始化還原軸類型          
       AXIS_ENABLE(i) = 0
       ATYPE(i) = 0  
       DELAY(20)
   next
   Bus_InitStatus = -1
   Bus_TotalAxisnum = 0  
   SLOT_STOP(Bus_Slot)        
   DELAY(200)
   SLOT_SCAN(Bus_Slot)                  '掃描總線
   if return then 
       ?"總線掃描成功","連接從站設備數："NODE_COUNT(Bus_Slot)
       '判斷總線檢測數量是否為實際接線數量
       if NODE_COUNT(Bus_Slot)  Bus_NodeNum then    
           ?"掃描節點數量與程序配置數量不一致!" ,"配置數量:"Bus_NodeNum,"檢測數量："NODE_COUNT(Bus_Slot)
           Bus_InitStatus = 0    '初始化失敗。報警提示
       endif   
       '開始映射軸號
       for Node_Num = 0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1          '遍歷掃描到的所有從站節點
           Drive_Vender = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,0)      '讀取驅動器廠商
           Drive_Device = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,1)      '讀取設備編號
           Drive_Alias = NODE_INFO(Bus_Slot,Node_Num,3)        '讀取設備撥碼ID
           if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num)  0 then      '判斷當前節點是否有電機
               for j = 0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,Node_Num) - 1  '根據節點帶的電機數量循環配置軸參數(針對一拖多驅動器)
                   Temp_Axis = Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum  '軸號按NODE順序分配
                   BASE(Temp_Axis)
                   AXIS_ADDRESS = Bus_TotalAxisnum+1      '映射軸號
                   ATYPE = 65    '設置控制模式 65-位置 66-速度 67-轉矩 
                   DRIVE_PROFILE = 18    '驅動器PDO可設置為模式18
                   DISABLE_GROUP(Temp_Axis)        '每軸單獨分組
                   Bus_TotalAxisnum = Bus_TotalAxisnum+1  '總軸數+1
               next
           endif
       next    
       ?"軸號映射完成","連接總軸數："Bus_TotalAxisnum    
       WA 200
       SLOT_START(Bus_Slot)                  '啟動總線
       if return then     
           WDOG = 1                    '使能總開關
           ?"開始清除驅動器錯誤"
           for i = Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1 
               BASE(i)
               DRIVE_CLEAR(0)
               DELAY 50
               ?"驅動器錯誤清除完成"
               DATUM(0)              '清除控制器軸狀態錯誤"
               WA 100  
               '"軸使能"
               AXIS_ENABLE = 1
           next
           Bus_InitStatus  = 1
           ?"軸使能完成"
           ?"總線開啟成功"      
       else
           ?"總線開啟失敗"
           Bus_InitStatus = 0
       endif  
   else
       ?"總線掃描失敗"
       Bus_InitStatus = 0
   endif
ENDSUB

1、通過LOCAL鏈接的方式鏈接到運動控制卡。

private void Connect_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
   {
       DisConnect_Button_Click(sender, e);
   }
   //MotionRT7通過local連接的方式連接到控制器
   zmcaux.ZAux_FastOpen(5, "local", 1000, out g_handle);
   if (g_handle != (IntPtr)0)
   {
       this.Text = "已鏈接";
       timer1.Enabled = true;      //連接成功后開啟定時器
       Connect_Button.BackColor = Color.Green;
       MessageBox.Show("鏈接成功");
   }
   else
   {
       MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
   }
}

2、選擇編輯好的BAS腳本文件下載到控制器ram（掉電不保存）。

注意：下載完成之后會自動執行bas程序進行總線初始化。

private void BasDownLoad_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
   {
       MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
   }
   else
   {
       int tmpret = 0;
       string strFilePath;
       //顯示一個標準對話框,提示用戶打開想要選擇的bas文件
       OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog();
       openFileDialog1.InitialDirectory = "";
       openFileDialog1.Filter = "配置文件(*.bas)|*.bas";
       openFileDialog1.RestoreDirectory = true;
       openFileDialog1.FilterIndex = 1;
       //打開配置文件
       if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK)            
       {
           strFilePath = openFileDialog1.FileName;
           //下載到RAM,下載完成之后會自動運行一次bas程序,執行總線初始化
           tmpret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 0);
           if (tmpret != 0)
           {
               MessageBox.Show("文件下載失敗!", "提示");
           }
           else
           {
               DownLoadFlag = true;    //更新文件下載標志
               MessageBox.Show("文件下載成功!", "提示");
           }
       }
   }
}

3、初始化程序執行后，通過ZAux_Direct_GetUserVar函數接口，可以讀取basic程序自定義的變量—在此案例，獲取的是總線初始化映射軸數量、總線初始化起始軸號和總線初始化完成狀態。

GLOBAL CONST Bus_AxisStart       '總線軸起始軸號
GLOBAL Bus_InitStatus            '總線初始化完成狀態
GLOBAL  Bus_TotalAxisnum         '檢查掃描的總軸數
使用定時器，對總線軸數量，總線起始軸號，初始化狀態等總線初始化信息進行更新。
private void Update_EcatInitMessage()
{
   //讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總軸數
   zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref EcatAxisNum);
   //讀取basic程序自定義變量--總線初始化的總線起始軸號
   zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_AxisStart", ref EcatStartAxisNum);
   //讀取basic程序自定義變量--總線初始化的初始化狀態
   zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref EcatInitStatus);
   //刷新界面總線初始化信息
   if (EcatInitStatus == 1 && DownLoadFlag == true)
   {
       BusAxisNum_Label.Text = "總線軸數量 : " + EcatAxisNum.ToString();
       BusStartAxis_Label.Text = "總線起始軸 : " + EcatStartAxisNum.ToString();
       InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 成功";
   }
   else if(EcatInitStatus == 0 && DownLoadFlag == true)
   {
       BusAxisNum_Label.Text = "總線軸數量 : " + EcatAxisNum.ToString();
       BusStartAxis_Label.Text = "總線起始軸 : " + EcatStartAxisNum.ToString();
       InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 失敗";
   }
   else
   {
       InitState_Label.Text = "初始化狀態 : 未完成";
   }
}

4、定時器中加入ZAux_Direct_GetUnits等函數接口對軸的脈沖當量、運行速度、加速度、減速度、軸類型、DPOS、MPOS、軸狀態和軸的運動狀態進行實時的監控并反饋。

private void Update_AxisPara()
{
   int CurAxisAtype = 0;           //當前軸類型
   int CurAxisIdle = 0;            //當前軸運動完成標志
   int CurAxisStatus = 0;          //當前軸狀態
   float CurAxisDpos = 0;          //當前軸規劃位置(DPOS)
   float CurAxisMpos = 0;          //當前軸反饋位置(MPOS)
   float CurAxisUnits = 0;         //當前軸脈沖當量
   float CurAxisSpeed = 0;         //當前軸運行速度
   float CurAxisAccel = 0;         //當前軸加速度
   float CurAxisDecel = 0;         //當前軸減速度
   if (DownLoadFlag == true)
   {
       //更新當前運動的軸
       MoveAxis = Convert.ToInt32(AxisNum_Value.Text);
       //讀取當前軸的脈沖當量
       zmcaux.ZAux_Direct_GetUnits(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisUnits);
       //讀取當前軸的運行速度
       zmcaux.ZAux_Direct_GetSpeed(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisSpeed);
       //讀取當前軸的加速度
       zmcaux.ZAux_Direct_GetAccel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAccel);
       //讀取當前軸的減速度
       zmcaux.ZAux_Direct_GetDecel(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDecel);
       //讀取當前軸的軸類型
       zmcaux.ZAux_Direct_GetAtype(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisAtype);
       //讀取當前軸的規劃位置(DPOS)
       zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisDpos);
       //讀取當前軸的反饋位置(MPOS)
       zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisMpos);
       //讀取當前軸是否運動完成
       zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisIdle);
       //讀取當前軸的軸狀態
       zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisStatus(g_handle, MoveAxis, ref CurAxisStatus);
       //刷新界面的軸參數信息
       DPOS_Label.Text = "DPOS位置: " + CurAxisDpos;
       MPOS_Label.Text = "MPOS位置: " + CurAxisMpos;
       AxisState_Label.Text = "軸 狀 態: " + CurAxisStatus;
       //運動結束信息刷新
       if (CurAxisIdle == 0)
       {
           Idle_Label.Text = "運動狀態:  運動中";
       }
       else
       {
           Idle_Label.Text = "運動狀態:  停止中";
       }
       //軸類型信息刷新
       if (CurAxisAtype == 65)
       {
           AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 65(CSP)";
       }
       else if (CurAxisAtype == 66)
       {
           AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 66(CSV)";
       }
       else if (CurAxisAtype == 67)
       {
           AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: 67(CST)";
       }
       else
       {
           AxisAtype_Label.Text = "軸 類 型: " + CurAxisAtype;
       }
   }  
}

5、當PDO包含607A時，ATYPE可設置為65，周期位置模式，此時使用運動指令控制電機運動。

通過文本控件的TextChanged（更改text屬性引發的事件）事件，設置軸的脈沖當量、運行速度、加速度、減速度參數。

//脈沖當量變化
private void Units_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
   //設置軸的脈沖當量
   zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Units_Value.Text));
}
//運行速度變化
private void Speed_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
   //設置軸的運行速度
   zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Speed_Value.Text));
}
//加速度變化
private void Accel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
   //設置軸的加速度
   zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Accel_Value.Text));
}
//減速度變化
private void Decel_Value_TextChanged(object sender, EventArgs e)
{
   //設置軸的減速度
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, MoveAxis, Convert.ToSingle(Decel_Value.Text));
}
軸的基本參數設置完成后，可以通過按鈕控件的MouseDown（鼠標在組件上方并按下時發生）事件，調用單軸持續運動的函數ZAux_Direct_Single_Vmove指令，函數第三個參數設置為1（正向）使電機往正方向持續運動；
通過按鈕控件的MouseUp（鼠標在組件上方并釋放時發生）事件，調用單軸停止運動的函數指令ZAux_Direct_Single_Cancel，使電機運動停止。
同理，負方向運動只需要將ZAux_Direct_Single_Vmove函數指令的第三個參數設置為-1（負向）使電機往負方向持續運動。
//正向持續
private void PosiTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
   //單軸持續運動--正向
   zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, 1);
}
//正向停止
private void PosiTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
{
   //單軸停止運動
   zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);
}
//負向持續
private void NegaTive_Button_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
   //單軸持續運動--負向
   zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, MoveAxis, -1);
}
//負向停止
private void NegaTive_Button_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
{
   //單軸停止運動
   zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, MoveAxis, 2);
}

6、當PDO包含60FF時，ATYPE可設置為66，周期速度模式，限制最大力矩。使用DAC指令控制電機以設置值的速度運行，速度單位有兩個，脈沖數/S和R/MIN，有驅動器確定，使用時先給較小的數值，觀察電機速度情況，再加大。

特別地，將DAC值置為0，電機停止轉動；DAC值為負，電機負向轉動。

private void SpeedValue_Config_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
   int ret1, ret2;            
   //設置周期速度模式的DAC值
   ret1 = zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(CSV_Value.Text));
   //周期速度模式限制轉矩
   ret2 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(TorqueLimit_Value.Text));
   if (ret1 == 0 && ret2 == 0)
   {
       MessageBox.Show("設置成功!", "提示");
   }
   else
   {
       MessageBox.Show("設置失敗!", "提示");
   }
}

7、當PDO包含6071時，ATYPE可設置為67，周期力矩模式，限制最大速度。此時使用DAC指令控制電機以設置值的力矩運行，DAC值范圍0-1000，對應0-100%的6071設置值，比如DAC=10，此時電機力矩=1%的6071值。

特別地，將DAC值置為0，電機停止轉動；DAC值為負，電機負向轉動。

CST周期力矩模式時，力矩給定要從小到大給定，驅動器內部要做好速度限制，防止飛車出現安全事故。

private void CST_Set_Button_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
   {
       MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
       return;
   }
   int ret1,ret2,ret3;
   //周期力矩模式設置總線軸最大轉矩
   ret1 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SetMaxDriveTorque(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToInt32(MaxTorque_Value.Text));
   //周期力矩模式設置總線軸目標轉矩
   ret2 = zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, Convert.ToSingle(TargetTorque_Value.Text));
   //周期力矩模式的速度限制--匯川驅動器的最大限速數字字典是607Fh
   ret3 = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWriteAxis(g_handle, (uint)MoveAxis, 0x607F, 0, 7, Convert.ToInt32(SpeedLimit_Value.Text));
   if (ret1 == 0 && ret2 == 0 && ret3 == 0)
   {
       MessageBox.Show("設置成功!", "提示");
   }
   else
   {
       MessageBox.Show("設置失敗!", "提示");
   }
}

8、通過單選框控件的CheckedChanged（checked屬性更改時發生的事件）事件，對切換的模式進行軸類型的設置，并將DAC置0，防止實際加工情況時事故的發生。

速度模式下限制最大力矩，力矩模式下限制最大速度一般都是通過SDO讀寫驅動器參數的。

//周期位置模式
private void CSP_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
   {
       MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
       return;
   }
   //將軸類型設置成65-周期位置模式
   zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 65);
   //將DAC置0,防止切換成周期速度模式或周期力矩模式時出現事故
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
//周期速度模式
private void CSV_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
   {
       MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
       return;
   }
   //將軸類型設置成66-周期速度模式
   zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 66);
   //將DAC置0,防止切換成周期力矩模式時出現事故
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}
//周期力矩模式
private void CST_RadioButton_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
   {
       MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
       return;
   }
   //將軸類型設置成67-周期力矩模式
   zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, MoveAxis, 67);
   //將DAC置0,防止切換成周期速度模式時出現事故
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDAC(g_handle, (uint)MoveAxis, 0);
}

四、運行效果

（1）周期位置模式運行結果。

（2）周期速度模式運行結果。

（3）周期力矩模式運行結果。

本次，正運動技術EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（三）：EtherCAT總線CSP，CSV，CST模式切換，就分享到這里。

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審核編輯 黃宇