一.硬件介紹

PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡是正運(yùn)動(dòng)推出的一款EtherCAT總線(xiàn)+脈沖型、PCIE接口式的運(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。

PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡適合于多軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、軌跡規(guī)劃、手輪控制、編碼器位置檢測(cè)、IO控制、位置鎖存等功能的應(yīng)用。PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡適用于3C電子加工、檢測(cè)設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)備、SMT加工、激光加工、光通訊設(shè)備、鋰電及光伏設(shè)備、以及非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備等高速高精應(yīng)用場(chǎng)合。

PCIE4系列控制卡的應(yīng)用程序可以使用VC，VB，VS，C++，C#等軟件開(kāi)發(fā)，程序運(yùn)行時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)庫(kù)zmotion.dll，調(diào)試時(shí)可以將RTSys軟件同時(shí)連接控制器，從而方便調(diào)試、方便觀察。

更多關(guān)于PCIE464的詳情介紹，點(diǎn)擊“PCIE464 — 高速高精，超高實(shí)時(shí)性的PCIe EtherCAT實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡”查看。

二.接線(xiàn)參考

1.IN數(shù)字量輸入接口

數(shù)字輸入分布在J400（IN0-IN7）和X400（IN8-IN39）信號(hào)接口中。

2.OUT數(shù)字量輸出接口

數(shù)字輸出分布在J400（OUT0-7）和X400（OUT8-OUT39）信號(hào)接口中。

3.單端編碼器及單端脈沖接線(xiàn)

單端脈沖接線(xiàn)圖

差分脈沖接線(xiàn)圖

單端編碼器接線(xiàn)圖

差分編碼器接線(xiàn)圖

注：PCIE464的J400接口中有一個(gè)差分脈沖軸接口和三個(gè)單端脈沖軸接口，兩個(gè)差分編碼器接口（其中一個(gè)與差分脈沖軸接口復(fù)用，取決于固件設(shè)定）和兩個(gè)單端編碼器接口，具體引腳定義參見(jiàn)PCIE464硬件手冊(cè)。

三.使用運(yùn)動(dòng)緩沖實(shí)現(xiàn)同步/提前/延時(shí)開(kāi)關(guān)膠

1.運(yùn)動(dòng)緩沖

ZMotion運(yùn)動(dòng)控制器具有多級(jí)的運(yùn)動(dòng)緩沖，并且遵循先進(jìn)先出原則。當(dāng)運(yùn)動(dòng)緩沖開(kāi)啟的時(shí)候，程序在掃描識(shí)別到程序任務(wù)的第一條運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，將運(yùn)動(dòng)指令分配到指定軸的運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)程序繼續(xù)向下掃描到第二條運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，再往運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)中存，在不斷掃描存入運(yùn)動(dòng)指令的同時(shí)，從運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)中依次取出運(yùn)動(dòng)指令執(zhí)行。

運(yùn)動(dòng)緩沖原理參考下圖：

①M(fèi)TYPE，NTYPE分別是當(dāng)前運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)指令類(lèi)型和MTYPE后面的第一條指令類(lèi)型。

②任意一段程序的運(yùn)動(dòng)指令都可以進(jìn)入任意軸的運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)，由軸號(hào)指定。

③每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)都是獨(dú)立的，互不干擾。

如下圖：當(dāng)運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)還有空間，運(yùn)動(dòng)指令就會(huì)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)。然后可以通過(guò)MOVE_MARK設(shè)置標(biāo)識(shí)，表示下一條要調(diào)用的運(yùn)動(dòng)指令的MARK標(biāo)號(hào)，這個(gè)標(biāo)號(hào)會(huì)和運(yùn)動(dòng)指令一起寫(xiě)入運(yùn)動(dòng)緩沖。等指令執(zhí)行完成后，則退出運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)，之前的下一條指令變成正在運(yùn)動(dòng)指令，循環(huán)往復(fù)，直到緩沖區(qū)沒(méi)有指令去執(zhí)行。

緩沖多條運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，為了判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)執(zhí)行到哪一條，提供MOVE_MARK運(yùn)動(dòng)標(biāo)號(hào)和MOVE_CURMARK當(dāng)前運(yùn)動(dòng)標(biāo)號(hào)指令。 MOVE_MARK運(yùn)動(dòng)標(biāo)號(hào)每掃描一條運(yùn)動(dòng)指令+1。 MOVE_CURMARK指令為當(dāng)前運(yùn)動(dòng)的標(biāo)號(hào)，提示當(dāng)前運(yùn)動(dòng)到第幾條運(yùn)動(dòng)指令，所有運(yùn)動(dòng)完成后為-1。 當(dāng)前運(yùn)動(dòng)完成后會(huì)自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)內(nèi)的下一條運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)指令全部執(zhí)行完后，運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)為空，或者使用CANCEL/RAPIDSTOP指令清空運(yùn)動(dòng)緩沖區(qū)。

2.使用到的運(yùn)動(dòng)緩沖指令以及Basic效果演示

在點(diǎn)膠的應(yīng)用場(chǎng)景中，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需要精準(zhǔn)調(diào)節(jié)點(diǎn)膠閥開(kāi)閉時(shí)機(jī)與針頭運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)開(kāi)膠延時(shí)，關(guān)膠延時(shí)，提前關(guān)膠等參數(shù)，確保膠量精準(zhǔn)可控，滿(mǎn)足工藝要求。 正運(yùn)動(dòng)技術(shù)提供了MOVE_OP等運(yùn)動(dòng)緩沖中控制輸出的指令，用來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠工藝中的同步/提前/延時(shí)開(kāi)關(guān)膠功能。

（1）運(yùn)動(dòng)緩沖開(kāi)關(guān)OP指令（MOVE_OP -- 緩沖輸出）

MOVE_OP指令和MOVE/MOVEABS等指令一樣屬于運(yùn)動(dòng)指令，屬于只操作I/O的特殊運(yùn)動(dòng)指令，并不會(huì)阻塞后續(xù)運(yùn)動(dòng)指令的執(zhí)行。 MOVE_OP指令與MOVE/MOVEABS等緩沖運(yùn)動(dòng)指令配合時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中指定位置同步開(kāi)關(guān)膠。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點(diǎn)膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'開(kāi)膠點(diǎn)100,100
'XY走軌跡	
MOVE_OP(0,ON)	
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)'關(guān)膠點(diǎn)
MOVE_OP(0,OFF)	
MOVEABS(0,0)

可以看到xy插補(bǔ)的時(shí)候，先運(yùn)動(dòng)到100，100打開(kāi)OP，走完一個(gè)長(zhǎng)方形軌跡后，再到100，100的位置關(guān)閉OP。

（2）MOVE_OP精準(zhǔn)輸出模式

實(shí)際點(diǎn)膠應(yīng)用中有時(shí)精度要求比較高，用普通MOVEOP是比較指令位置(DPOS)滿(mǎn)足不了要求，這時(shí)候我們需要開(kāi)啟MOVEOP精準(zhǔn)模式。 開(kāi)啟精準(zhǔn)模式后，MOVEOP執(zhí)行時(shí)會(huì)在緩沖比較編碼器位置(MPOS)到達(dá)前一條運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置再輸出。

能夠開(kāi)啟精準(zhǔn)模式的OP需要硬件支持，一般4系列有4個(gè)通道可以用于精準(zhǔn)輸出，部分型號(hào)有8個(gè)，不同型號(hào)支持的通道數(shù)可以咨詢(xún)正運(yùn)動(dòng)廠(chǎng)家。

Basic演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點(diǎn)膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)AXIS_ZSET = 19		'主軸設(shè)置精準(zhǔn)輸出模式
'XY走軌跡
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點(diǎn)100，100
MOVE_OP(0,ON)	
MOVEABS(300,400)
'關(guān)膠點(diǎn)300，400
MOVE_OP(0,OFF)

（3）使用MOVEOP_ADIST設(shè)置提前/滯后一定距離開(kāi)關(guān)膠

通過(guò)設(shè)置矢量距離來(lái)控制提前滯后開(kāi)關(guān)膠，設(shè)置正數(shù)會(huì)比缺省輸出位置（MOVE_OP上一條運(yùn)動(dòng)指令的目標(biāo)位置）提前指定矢量距離，設(shè)置負(fù)數(shù)則延后指定矢量距離。可以由AXIS_ZSET來(lái)啟動(dòng)精準(zhǔn)輸出，同MOVE_OP精準(zhǔn)，比較反饋位置。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點(diǎn)膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'開(kāi)膠點(diǎn)100,100
'XY走軌跡
MOVEOP_ADIST = －50	'滯后50mm打開(kāi)	
MOVE_OP(0,ON)
MOVEOP_ADIST = 0		
MOVE_OP(1,ON)
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點(diǎn)
MOVEOP_ADIST = 50	'提前50mm關(guān)閉
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_ADIST = 0			
MOVE_OP(1,OFF)
MOVEABS(0,0)

設(shè)置OP1開(kāi)關(guān)不做提前延后設(shè)置與OP0進(jìn)行對(duì)比，可以看到OP0根據(jù)程序設(shè)置滯后50mm打開(kāi)，提前50mm關(guān)閉了。

（4）使用MOVEOP_AHEADMS設(shè)置提前開(kāi)關(guān)膠時(shí)間和MOVEOP_DELAY設(shè)置延后開(kāi)關(guān)膠時(shí)間

注意MOVEOP_DELAY指令的效果受到軸FE的影響，若要忽略該影響，單純驗(yàn)證指令功能，可以把ATYPE設(shè)置成0或者1去測(cè)試。

Basic效果演示:

BASE(0,1)	 '依次例如點(diǎn)膠XY軸
UNITS = 1000000,1000000
SPEED = 100,100
ACCEL = 1000,1000
DECEL = 1000,1000
MPOS = 0,0
DPOS = 0,0
MERGE = 1
AXIS_ZSET = 19		'主軸設(shè)置精準(zhǔn)輸出模式
OP(0,OFF)
TRIGGER
MOVEABS(100,100)
'開(kāi)膠點(diǎn)100,100
'XY走軌跡
MOVEOP_DELAY = 100	'滯后50ms打開(kāi)
MOVEOP_AHEADMS = 0
MOVE_OP(0,ON)
MOVEOP_DELAY = 0
MOVEOP_AHEADMS = 0		
MOVE_OP(1,ON)		'OP1對(duì)比
MOVE(0,70)
MOVE(-100,0)
MOVE(0,-70)
MOVE(50,0)
MOVEABS(100,100)
'關(guān)膠點(diǎn)
MOVEOP_DELAY = 0	
MOVEOP_AHEADMS = 100	'提前50ms打開(kāi)
MOVE_OP(0,OFF)
MOVEOP_DELAY = 0	
MOVEOP_AHEADMS = 0		
MOVE_OP(1,OFF)		'OP1對(duì)比
MOVEABS(0,0)

同樣設(shè)置OP1開(kāi)關(guān)不做提前延后設(shè)置與OP0進(jìn)行對(duì)比，可以看到OP0根據(jù)程序設(shè)置滯后100ms打開(kāi)，提前100ms關(guān)閉了。

3.流程總結(jié)

四.C#編程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目開(kāi)發(fā)

1.在VS2010菜單“文件”→“新建”→“項(xiàng)目”，啟動(dòng)創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А?/p>

2.選擇開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應(yīng)用程序。

3.找到廠(chǎng)家提供的光盤(pán)資料里面的C#函數(shù)庫(kù)，路徑如下（32位庫(kù)為例）。

（1）進(jìn)入廠(chǎng)商提供的光盤(pán)資料找到“04PC函數(shù)”文件夾，并點(diǎn)擊進(jìn)入。

（2）選擇“01PC函數(shù)庫(kù)2.1”文件夾。

（3）選擇“Windows平臺(tái)”文件夾。

（4）選擇“C#”文件夾。

（5）根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的函數(shù)庫(kù)，這里選擇32位庫(kù)。

4.將廠(chǎng)商提供的C#的庫(kù)文件以及相關(guān)文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目中。

（1）將zmcaux.cs文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目里面中。

（2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bindebug文件夾中。

5.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)代碼編輯界面，在文件開(kāi)頭寫(xiě)入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。

6.至此，項(xiàng)目新建完成，可進(jìn)行C#項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

五.相關(guān)PC函數(shù)

由于函數(shù)庫(kù)未封裝對(duì)應(yīng)MOVEOP_ADIST / MOVEOP_AHEADMS / MOVEOP_DELAY的函數(shù)，所以需要用ZAux_DirectCommand來(lái)發(fā)送對(duì)應(yīng)Basic指令。

C#主體代碼:

privatevoidauto_move()
{
  ThreadFlag =true;
  zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle,0, Convert.ToSingle(C_AutoSpeed.Text));
  zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle,0, Convert.ToSingle(C_AutoAccel.Text));
  zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle,0, Convert.ToSingle(C_AutoDecel.Text));
 stringcmdbuff ="AXIS_ZSET(0) = 19 ";
  UInt32 uiResponseLength =2048;
  StringBuilder psResponse =newStringBuilder((Int32)uiResponseLength);
  Int32 iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);   //設(shè)置主軸開(kāi)啟精準(zhǔn)輸出模式
  zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {0,0});//走到零位
 while(true)
  {
   if(checkFrameAxisIdleState() ==true)break;
  }
  zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
 //相對(duì)運(yùn)動(dòng)走軌跡
  zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {0,-35});    //走到開(kāi)膠點(diǎn)
  cmdbuff ="MOVEOP_DELAY = 0";
  iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
 if(!ifTimeControl)    //距離控制
  {
    cmdbuff ="MOVEOP_ADIST = "+ C_OpenDis.Text;
    iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
  }
 else
  {
   if(Convert.ToSingle(C_OpenTime.Text) >0)  //提前
    {
      cmdbuff ="MOVEOP_AHEADMS = "+ C_OpenTime.Text;
      iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
   else  //滯后
    {
     stringT_Value = (-Convert.ToSingle(C_OpenTime.Text)).ToString(); //moveop_delay滯后需要正值
      cmdbuff ="MOVEOP_DELAY = "+ T_Value;
      iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
  }
  zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(g_handle,0,0,1);
 //測(cè)試走點(diǎn)膠軌跡
  zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {50,0});
 //iresult = zmcaux.ZAux_Direct_MSpherical(g_handle, virAxisList.Length, virAxisList, 0, 100, 0, 50, 50, 0, mSphericalMode, 5, 90);
  zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {0,70});
 //iresult = zmcaux.ZAux_Direct_MSpherical(g_handle, virAxisList.Length, virAxisList, 0, -100, 0, -50, -50, 0, mSphericalMode, 5, 90);
  zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {-100,0});
  zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {0,-70});
  zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {50,0});  //走到關(guān)膠點(diǎn)
 //zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 2, new int[] { 0, 1 }, new float[] { 0, 35 });     //走到關(guān)膠點(diǎn)
  cmdbuff ="MOVEOP_DELAY = 0";
  iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
 if(!ifTimeControl)    //距離控制
  {
    cmdbuff ="MOVEOP_ADIST = "+ C_CloseDis.Text;
    iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
  }
 else
  {
   if(Convert.ToSingle(C_CloseTime.Text) >0)  //提前
    {
      cmdbuff ="MOVEOP_AHEADMS = "+ C_CloseTime.Text;
      iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
   else  //滯后
    {
     stringT_Value = (-Convert.ToSingle(C_CloseTime.Text)).ToString(); //moveop_delay滯后需要正值
      cmdbuff ="MOVEOP_DELAY = "+ T_Value;
      iresult = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, cmdbuff, psResponse, uiResponseLength);
    }
  }
  zmcaux.ZAux_Direct_MoveOp(g_handle,0,0,0);
  zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle,2,newint[] {0,1},newfloat[] {0,0});    //走到零位
}

六.效果演示

下面以C#代碼跑測(cè)試和RTSys示波器抓取波形分析。

1.同步輸出效果:

2.距離控制提前滯后輸出效果:

3.時(shí)間控制提前滯后效果:

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完整代碼獲取地址

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審核編輯 黃宇