本文導讀

上節課程給大家介紹了ZMC432CL-V2硬件接口（詳情點擊→步進的光柵尺全閉環EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2（一）：硬件接口介紹），本節主要講解如何通過RTSys開發軟件調試ZMC432CL-V2的脈沖閉環功能。

一、ZMC432CL-V2產品簡介

ZMC432CL-V2高性能多軸運動控制器是一款兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨立式運動控制器，具備高速實時反饋功能，支持脈沖全閉環控制，能夠實現高精度、高響應速度的運動控制。高精度定位，有效消除機械傳動誤差，滿足高精密加工場景應用要求。

1.ZMC432CL-V2硬件功能

（1）豐富的運動控制功能：支持直線、圓弧、空間圓弧、螺旋插補等。

（2）硬件接口豐富：支持脈沖軸（帶編碼器反饋）和EtherCAT總線軸，具備24路輸入和12路輸出的通用IO，部分為高速IO，2路模擬量輸出(DA)。

（3）EtherCAT刷新周期最快達250us，滿足高速通信需求。

（4）支持4通道硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出，適用于多通道視覺飛拍等場合。

（5）支持掉電檢測、掉電存儲，多種程序加密方式，能夠有效防止系統故障，保護項目工程文件數據，并提高系統的可靠性。

（6）通過純國產IDE開發環境RTSys進行項目開發，可實時仿真、在線跟蹤以及診斷與調試，簡便易用，支持多種高級上位機語言聯合編程進行二次開發。

更多關于ZMC432CL-V2詳情介紹點擊→步進控制的光柵尺全閉環解決方案：32軸EtherCAT總線運動控制器ZMC432CL-V2。

二、RTSys調試ZMC432CL-V2的脈沖閉環功能

1.新建RTSys的項目文件

點擊【文件】→【新建工程】→【輸入文件名】→【保存】。

2.新建RTBasic文件和RTHmi文件

點擊【新建】→【選擇Basic/Hmi】→【確定】，完成Basic和Hmi文件的創建，其中Basic文件用于運動邏輯的編寫，Hmi文件用于人機交互界面的設計。

右擊【工程視圖】下的HMI文件名稱，在彈出的選項框中選擇【設置任務號】，并將其設置為0，表示控制器啟動后將一任務0去執行Hmi文件程序。

3.在BasicMain.bas文件里面編寫系統初始化函數和周期掃描函數

'/****************************************************************************
'任務編號：無
'函數功能：系統初始化
'Input：無
'Output：無 
'返回值：無
'備注：無        
'******************************************************************************/
GLOBAL SUB SysInit()
    '測試固件信息
    ?"測試固件信息：ver 24.8.28 : "version_build, "SERVO_PERIOD: "SERVO_PERIOD
    '軸分配
    GLOBAL CONST TestAxisId=0
    '線程分配
    GLOBAL CONST IntCycleTask=1
    GLOBAL CONST OtherTask=2
    '其他變量
    GLOBAL gvCLStstus,gv_HandMode
    GLOBAL gv_P,gv_I,gv_D
    GLOBAL gv_VF,gv_AF,gv_OV
    '軸初始化參數
    GLOBAL gv_Speed,gv_Accel,gv_Decel
    GLOBAL gv_Sramp,gv_Inch
    GLOBAL gv_Units
    GLOBAL gv_mpos,gv_input
    GLOBAL VpMode
    '*********************軸參數初始化*********************
    gv_Units=2000
    gv_mpos =4000
    gv_input=-20043
    gvCLStstus=0
    gv_Speed=2
    gv_Accel=100
    gv_Decel=100
    gv_Sramp=0
    gv_Inch=1
    gv_HandMode=0
    VpMode=0
    '**********************系統初始化**********************
    RAPIDSTOP(2)  '停止所有軸
    WAIT IDLE
    DELAY(100)
    DATUM(0)    '清除軸報警
    WAIT IDLE
    '**********************軸參數初始化*********************
    BASE(TestAxisId)
    '關閉閉環功能
    SERVO=OFF
    ENCODER_SERVO=OFF
    '關閉閉環功能后要遠程ATYPE從0到4的切換
    ATYPE =  0
    DELAY(100)
    ATYPE = 4
    '軸坐標清零
    DPOS=0
    MPOS=0
    '更新軸參數
    UpDataAxisPara()
    '更新PID參數
    UpDatePid(0) 
ENDSUB
'/*****************************************************************************
'任務編號：無
'函數功能：Hmi掃描函數
'Input：無
'Output：無
'返回值：無
'備注：無        
'******************************************************************************/
GLOBAL SUB SysScan()
'更新閉環狀態
IFSERVO(TestAxisId)=ONANDENCODER_SERVO(TestAxisId)=ONTHEN
         gvCLStstus=1
    ELSE
         gvCLStstus=0
    ENDIF
ENDSUB

4.組態人機界面Hmi文件的編輯

先點擊【工程視圖】里面的Hmi.hmi文件，在彈出來的【屬性】窗口里面輸入【初始化函數】和【周期函數】的函數名。

Hmi.hmi文件運行后會先執行一次【初始化函數】一般完成系統的初始化操作，【初始化函數】運行完后Hmi.hmi文件會周期性的執行【周期函數】和周期性的掃描Hmi界面上的按鈕等控件的操作情況。

點擊【控件箱】，可把控件箱里面的【控件】拖拽到Hmi窗口上進行人機界面的設計。

5.Hmi人機界面的按鈕如何調用Bas文件里面的函數

（1）點擊【全閉環開關】按鈕實現脈沖全閉環功能的開啟與關閉。

先在BasicMain.bas文件中新建函數來完成全閉環功能開關的邏輯程序。

'/*************************************************************************
'任務編號：無
'函數功能：全閉環功能切換
'Input：Mode: 0 開關閉環功能  1：更新閉環Pid參數
'Output：無 
'返回值：無
'備注：無        
'**************************************************************************/
GLOBAL SUB ClosedLoop(Mode)
    IF Mode=0 THEN
        IF  gvCLStstus= 0 THEN
            '配置脈沖軸TestAxisId為全閉環的功能
            '配置PID參數
            BASE(TestAxisId)
            P_Gain = gv_P        'P:比例增益
            I_GAIN = gv_I      'I:積分增益
            D_GAIN = gv_D       'D:微分增益
            VFF_GAIN =  gv_VF     '速度反饋的前饋增益
            AFF_GAIN =  gv_AF     '加速度反饋的前饋增益
            OV_GAIN =   gv_OV    '速度增益
            '打開閉環功能
            AXIS_ENABLE = ON    '單軸使能打開情況下，全閉環才有效果
            ENCODER_SERVO = ON  '0-不開啟(缺省).  1-開啟閉環功能
            '重要，打開servo之前打開encoder_servo后
            '要完成一次atype由0變為4的切換，否則會報axis:0 config not support Servo.
            '無法打開閉環控制，原因未知
            ATYPE = 0
            DELAY(20)
            ATYPE = 4        '脈沖輸出+正交編碼反饋
            SERVO = ON        '0-不開啟(缺省).  1-開啟閉環功能
            DELAY(20)
            IF SERVO = ON THEN
                ?"閉環參數配置完成，閉環控制已打開"
            ELSE
                ?"閉環參數配置完成，閉環控制打開失敗，請檢查軸配置。"
            ENDIF
        ELSE
            BASE(TestAxisId)
            SERVO = OFF
            ENCODER_SERVO = OFF
            '關閉ENCODER_SERVO后需要完成一次 ATYPE從0到4的切換，保證閉環功能完全關閉
            ATYPE =  0
            DELAY(100)
            ATYPE = 4
            ?"已關閉閉環控制開關（switch），使用開環移動"
        ENDIF
    ELSEIF gvCLStstus=1 THEN
        '配置脈沖軸TestAxisId為全閉環的功能
        BASE(TestAxisId)
        P_Gain = gv_P        'P:比例增益
        I_GAIN = gv_I      'I:積分增益
        D_GAIN = gv_D       'D:微分增益
        VFF_GAIN =  gv_VF     '速度反饋的前饋增益
        AFF_GAIN =  gv_AF     '加速度反饋的前饋增益
        OV_GAIN =   gv_OV    '速度增益
        ?"PID參數已更新 "
    ENDIF
ENDSUB

點擊【全閉環開關】按鈕控件，在屬性界面的【點擊調用函數欄】輸入要調用的函數名即可，并且同時進行函數形參的傳遞。

（2）手動按鈕功能的實現。

先在BasicMain.bas文件中新建函數來完成手動按鈕的邏輯程序。

'/********************************************************************
'任務編號：無
'函數功能：寸動運動與測試
'Input：Mode:1表示寸動運動，0表示手動運動 
'Input：Dir:運動方向  1正向運動 -1負向運動 0停止運動
'Output：無 
'返回值：無
'備注：無        
'*********************************************************************/
GLOBAL SUB InchAndSub(Mode,Dir)
    BASE(TestAxisId)
    SPEED = gv_Speed
    ACCEL = gv_Accel
    DECEL = gv_DEcel
    SRAMP = gv_Sramp
    IF Mode=1 THEN
        '寸動運動
        MOVE(gv_Inch*Dir) AXIS(TestAxisId)
        ?"寸動運動"
    ELSE
        IFDir=1THEN
            '手動運動正方向
            MOVEABS(FS_LIMIT(TestAxisId))
        ELSEIFDir=-1THEN
            '手動運動負方向
            MOVEABS(RS_LIMIT(TestAxisId))
        ELSE
           '手動運動按鈕松開的時候停止軸運動
            CANCEL(2)
        ENDIF
    ENDIF
ENDSUB

點擊【手動按鈕】相關控件，在屬性界面點擊【動作欄】選擇按下和松開的調用函數，在【動作函數名】和【松開調用函數】欄分別輸入按鈕按下和松開想要調用的函數，并輸入對應函數的形參（函數形參可以是立即數也可以是全局變量或者寄存器）。

6.下載程序測試代碼邏輯

點擊【連接】通過網口IP連接上控制器后，點擊【下載到RAM】（程序掉電不保存）或者【下載到ROM】（程序掉電保存）即可完成程序的下載。

點擊【工具】→【插件】→【Xplc Screen】即可在電腦上顯示人機界面，進行相關功能的測試。

三、通過RTSys示波器對比開環控制和全閉環控制的情況

示波器的使用可以參考正運動小助手的歷史推文《運動控制看的更清楚細致！RTSys示波器功能簡介》。

1.開環控制情況分析

測試發現步進驅動器的開環控制，運動過程中隨動誤差（規劃位置和光柵尺反饋位置的差值）一直維持在0.02個用戶單位左右（這里一個用戶單位即一個UNITS設置的是1mm）。

當運動結束時光柵尺的反饋位置和指令規劃位置也不相等，大概差了0.0025個用戶單位，折算為脈沖數是0.0025*用戶單位=5個脈沖。

2.閉環控制情況分析

測試發現步進驅動器的閉環控制，運動過程中隨動誤差（規劃位置和光柵尺反饋位置的差值）除了啟動和停止以外大部分保持在0個脈沖當量左右。

相比較開環控制有較大的提升，當運動結束時光柵尺的反饋位置和指令規劃位置也是相等的。

四、總結

1.啟用控制器閉環的時候要注意：

在打開ENCODER_SERVO后，打開servo之前要完成一次ATYPE從0到4的切換，這樣才可以正常打開控制器閉環的功能。

2.啟用控制器閉環同時還需要：

打開單軸使能axis_enable，這樣才能保證控制器閉環的正常啟用。

'打開閉環功能
BASE(TestAxisId)
AXIS_ENABLE = ON          '單軸使能打開情況下，全閉環才有效果
ENCODER_SERVO = ON        '0-不開啟(缺省).   1-開啟閉環功能
'重要，打開servo之前打開encoder_servo后
'要完成一次atype由0變為4的切換，否則會報axis：0 config not support Servo.
ATYPE = 0
DELAY(20)
ATYPE=4                   '脈沖輸出+正交編碼反饋
SERVO = ON                '0-不開啟(缺省).   1-開啟閉環功能
DELAY (20)
IF SERVO = ON THEN
    ?"閉環參數配置完成，閉環控制已打開，使用move指令移動，并在示波器中監測運動參數。"
ELSE
    ?"閉環參數配置完成，閉環控制打開失敗，請檢查軸配置。"
ENDIF

3.為保證控制器閉環功能的完全關閉：在關閉ENCODER_SERVO后需要完成一次ATYPE從0到4的切換，這樣才能保證控制器閉環功能完全關閉。

BASE(TestAxisId)
SERVO = OFF
ENCODER_SERVO =OFF
'關閉ENCODER_SERV0后需要完成一次ATYPE從0到4的切換，保證閉環功能完全關閉
ATYPE =0
DELAY(100)
ATYPE=4
?"已關閉閉環控制開關(switch)，使用開環移動"

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本次，正運動技術步進的光柵尺全閉環EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2（二）：RTSys編程調試，就分享到這里。

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審核編輯 黃宇