快速入门 | 篇九：如何进行运动控制器示波器的应用？

之前正运动技术与大家分享了，运动控制器的固件升级、ZBasic程序开发、ZPLC程序开发、与触摸屏通讯和输入/输出IO的应用、运动控制器数据与存储的应用、运动控制器ZCAN、EtherCAT总线的使用等。

今天，我们来讲解一下正运动技术运动控制器示波器的应用。

教学视频

1、材料准备与控制器接线参考

材料准备：

1）电脑1台，安装ZDevelop3.10.00版本软件

2）控制器1个

3）24V直流电源1个

4）总线驱动器+电机（或步进驱动器+电机）若干

5）控制器接线端子若干

6）网线若干

7）连接线若干

另：IO设备、扩展模板、触摸屏等根据需求选用。

控制器接线参考：

2、示波器功能

示波器属于程序调试与运行中极其重要的一个部分，用于把肉眼看不到的信号转换成图形，便于研究各种信号变化过程。

示波器利用控制器内部处理的数据，把数据显示成图形，利用示波器可以显示各种不同的信号，如轴参数、轴状态等。在“视图”—“示波器”中打开示波器窗口或点击菜单栏快捷按钮。 

示波器必须先启动后触发才能成功采样。打开示波器设置好相关参数之后点击启动，可手动触发采样，也可在程序里加入“TRIGGER”指令自动触发示波器采样。 

示波器采样示意图

3、示波器基本设置

示波器设置面板

1）设置：打开示波器设置窗口，设置示波器相关参数。

2）启动：启动示波器(但不启动示波器采样)。

3）停止：停止示波器采样。

4）XY模式：勾选时切换成XY平面显示两个轴的插补合成轨迹。

5）<<：按下隐藏通道名称和峰值，只显示通道编号。

6）手动触发：手动触发示波器采样按钮。

7）跟随：开启跟随后，横轴自动移动到实时采样处，跟随波形显示。

8）显示：选择当前通道曲线是否显示。

9）编号：选择需要采集的数据源编号，例如轴号、数字量IO编号、模拟量IO编号、TABLE编号、VR编号、MODBUS编号等。

10）数据源：选择抓取的数据类型，下拉菜单选择，多种类型参数可选。

11）偏移：波形纵轴偏移量设置。

12）刻度：纵轴一格的刻度。

13）水平刻度：横轴一格的刻度。

4、示波器参数设置

若要设置示波器参数，如轴编号、数据源以及打开示波器设置窗口，要先停止示波器再设置。点击“设置”按钮，弹出如下所示“示波器设置”窗口。

示波器参数设置面板

1）通道数：要采样的通道总数。

2）深度：总共采样的数据次数，深度越大采样范围越大。

3）间隔：采样时间间隔，单位为系统周期，与控制器固件版本有关，一般默认1ms，指令SERVO_PERIOD查看。一般来说，间隔越小，采样数据越准确，单位时间内数据量越大。

4）TABLE位置：设置抓取数据存放的位置，一般默认自动使用TABLE数据末尾空间，也可以自定义配置，但是设置时注意不要与程序使用的TABLE数据区域重合。

5）背景颜色/通道颜色：设置背景与每个通道波形对应的颜色。

6）显示类型：点和线段两种曲线类型可选。线段更容易发现异常点的数据显示。

7）连续采集：不开启连续采集时，到达采样深度后便停止采样，开启了连续采集之后示波器会持续采样。

8）导出参数：需要导出示波器数据时勾选。

5、示波器数据导入导出

1）导入

示波器必须在停止状态下才能导入数据，将采样波形复现出来。

导入采样数据方法：

点击“导入”，选择导入的数据文件为之前从示波器导出的文件类型后打开即可。

2）导出

导出参数显示示波器设置情况，以及各个通道的数据类型和每个采样点数据。

导出采样数据方法：

先在设置里勾选“导出参数”，启动示波器采样，采样完成后点击“导出”，选择文件夹保存示波器数据，导出数据形式如图所示。

导出数据形式

6、示波器的使用

1）示波器采样使用方法

A、打开工程项目，连接控制器或仿真器，再打开示波器窗口(操作示波器窗口之前需要连接到控制器或仿真器才可以操作)。

B、在示波器窗口点击“设置”，选择采样通道数，采样深度，采样间隔，采样数据TABLE存储位置（一般来说自动使用TABLE数组末尾空间即可）和采样类型等，设置完成确认保存当前设置。

C、再选择采样数据编号和数据源，点击“启动”按钮。

D、将程序下载到控制器运行，程序里需要包含TRIGGER自动触发示波器采样指令，此时示波器开始采样，显示出不同数据源的波形。可调整显示刻度和波形偏移，便于观察不同波形。

E、若波形精度不高或显示不完整，可点击“停止”按钮后再打开“设置”，调整好采样间隔和采样深度后重新执行上述采样过程。

2)示波器使用注意事项

设置抓取数据存放的位置，一般默认自动使用TABLE数据末尾空间，此时根据采样数据占用空间大小自动计算起始空间地址。

计算方法：采样数据占用空间大小=通道数*深度

例：若控制器的TABLE空间大小为320000，4个通道，深度为30000。

每个采样点占用一个TABLE，所以会占用4*30000 = 120000个TABLE位置，320000-120000=200000，此时TABLE的起始位置为200000。

数据存放的位置也可以自定义配置，若按上面的通道数和深度，起始TABLE空间自定义时不能超过200000，否则无法设置，如下图。

示波器采样数据占用的空间不要与程序使用的TABLE数据区域重合。

控制器TABLE空间大小使用TSIZE指令读取、在“控制器状态”窗口查看或在线命令?*max打印查看。

7、示波器显示类型的区别

示波器采样曲线显示类型有点和线段两类。

点：示波器按固定周期采集得出的一系列采样点的数据，如下图。

示波器采样曲线显示类型：点采样显示图

线段：将采样点连成平滑的线段显示，如下图，线段更容易发现异常点的数据显示，一般数据波动较大的场合建议显示为线段。

示波器采样曲线显示类型：线段采样显示图

8、示波器采样

连续采集：

不选择连续采样时，到达采样深度后示波器自动停止采样。

在示波器“设置”里勾选连续采集，再开启示波器，示波器触发采样后会持续采样，到达采样深度后仍继续采样，直到按下停止才会停止采样。

连续采集的所有波形采样数据均能导出。

示波器采样时间计算：

例如深度：10000，间隔：5

如果系统周期SERVO_PERIOD=1000，也就是1ms轨迹规划周期，间隔5表示每5ms采集一个数据点，一共采集10000次数据，采集时间长度为50s。

9、示波器XY模式

XY模式支持显示两个轴的插补合成轨迹。不勾选XY模式时，时间为横轴，纵轴为各数据值显示。

波形成对显示，曲线1、2为一对，曲线3、4为一对，以此类推。

各轴运动波形

XY模式插补合成轨迹

10、示波器相关指令

SCOPE_POS：只读参数，返回当前已采样保存的点数。

SCOPE：示波器数据采样，保存到TABLE，可同时采样8类数据（enable, period, table_start, table_stop, p0 [,p1 [,p2 [,p3 [,p4 [,p5 [,p6 [,p7]]]]]]]）。

enable：使能与否。

period：系统周期，一般为1ms，可用SERVO_PERIOD查看。

table_start：采样数据存储在TABLE的起始位置。

table_stop：TABLE结束位置，减去起始位置为采样个数。

p0~p7：采样数据类型，等分存储在TABLE范围。

示例：

SCOPE(ON,10,0,1000,DPOS(0),MSPEED(0))   '每隔10ms抓取DPOS和MSPEED存储在TABLE 0~1000，0~499存dpos，500~1000存MSPEED，共采样(1000/2)*10=5000ms

11、示波器演示例程

1）连续轨迹前瞻应用

RAPIDSTOP(2)

WAIT IDLE(0)

BASE(0,1)

DPOS=0,0

ATYPE=1,1

UNITS=100,100

SPEED=100,100

ACCEL=1000,1000

DECEL=1000,1000

MERGE=ON

CORNER_MODE=2       '启动拐角减速

DECEL_ANGLE = 15 * (PI/180) '设置开始减速角度

STOP_ANGLE = 45 * (PI/180)  '设置结束减速角度

FORCE_SPEED=100             '等比减速时起作用

TRIGGER                     '自动触发示波器

MOVE(100,100)       

MOVECIRC(200,0,100,0,1)'半径100顺时针画半圆，终点坐标（300,100）

2）电子凸轮应用

'示波器电子凸轮应用例程

RAPIDSTOP(2)

WAIT IDLE(0)

ERRSWITCH = 3

BASE(0)        '选择第0轴

ATYPE=1        '脉冲方式步进或伺服

DPOS = 0

UNITS = 100    '脉冲当量

SPEED = 200

ACCEL = 2000

DECEL = 2000

TRIGGER        

'计算TABLE的数据

DIM deg, rad, x, stepdeg

stepdeg = 1     '可以通过这个来修改段数，段数越多速度越平稳

FOR deg=0 TO 360 STEP stepdeg

       rad = deg * 2 * PI/360              '转换为弧度

       X = deg * 25 + 10000 * (1-COS(rad)) '计算每小段位移

       TABLE(deg/stepdeg,X)                '存储TABLE

       TRACE deg/stepdeg,X

NEXT deg

WHILE 1                               '循环运动

   IF MODBUS_BIT(0) = ON THEN         '输入0有效启动运动

       CAM(0, 360/stepdeg, 0.1, 300)  '虚拟跟踪总长度300

       WAIT UNTIL IDLE                '等待运动停止

       DELAY(100)                     '延时

   ENDIF

WEND

END

电子凸轮波形

3）PSO位置同步输出

'示波器PSO位置同步输出例程

RAPIDSTOP(2)

WAIT IDLE(0)

BASE(0,1)

DPOS=0,0

MPOS=0,0

ATYPE=1,1

UNITS=100,100

SPEED=100,100

ACCEL=1000,1000

DECEL=1000,1000

OP(0,OFF)

TABLE(0,50,100,150,200)        '比较点坐标

HW_PSWITCH2(2)                 '停止并删除没有完成的比较点

HW_PSWITCH2(1, 0, 1, 0, 3,1)   '比较4个点，操作输出口0

TRIGGER                        '自动触发示波器采样

MOVE(300)

PSO位置同步输出波形

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