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EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动

EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动

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今天,正运动技术为大家分享一下《EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动》。在正式学习之前,我们先了解一下正运动技术的运动控制卡ECI2618和ECI2828。这两款产品分别是6轴,8轴运动控制卡。

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ECI2618支持6轴脉冲输入与编码器反馈,板载24点输入,16点输出,2AD,2DA,支持手轮接口,其中特定输出口支持高速PWM控制。

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ECI2828支持8轴总线型输入与编码器反馈,板载24点输入,16点输出,2路AD,2路DA,支持手轮接口,其中特定输出口支持高速PWM控制。 

ECI2618,ECI2828均使用同一套API函数,均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言,支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台,支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。

接下来,进入正题。本节我们主要给大家分享一下EtherCAT运动控制卡之ECI2820如何使用C#进行EtherCAT总线轴运动和轴参数设置。

一ECI2828运动控制卡硬件介绍

ECI2828系列运动控制卡支持多达 16 轴直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴、机械手指令等;采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。

ECI2828系列运动运动控制卡支持以太网,232 通讯接口和电脑相连,接收电脑的指令运行,可以通过EtherCAT总线和CAN总线去连接各个扩展模块,从而扩展输入输出点数或运动轴。

ECI2828系列运动控制卡的应用程序可以使用 VC,VB,VS,C++,C#等软件来开发,程序运行时需要动态库 zmotion.dll。调试时可以把ZDevelop软件同时连接到控制器,从而方便调试、方便观察。

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二C#语言进行运动控制开发

1.新建WinForm项目并添加函数库

(1)在VS2015菜单“文件”→“新建”→ “项目”,启动创建项目向导。

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(2)选择开发语言为“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows 窗体应用程序。

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(3)找到厂家提供的光盘资料里面的C#函数库,路径如下(64位库为例):

A、进入厂商提供的光盘资料找到“8.PC函数”文件夹,并点击进入。

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B、选择“函数库2.1”文件夹。

C、选择“Windows平台”文件夹。

D、根据需要选择对应的函数库这里选择64位库。

E、解压C#的压缩包,里面有C#对应的函数库。

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F、函数库具体路径如下。

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(4)将厂商提供的C#的库文件以及相关文件复制到新建的项目中。

A、将zmcaux.cs文件复制到新建的项目里面中。

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B、将zaux.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夹中。

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(5)用vs打开新建的项目文件,在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有,然后鼠标右键点击zmcaux.cs文件,点击包括在项目中。 

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(6)双击Form1.cs里面的Form1,出现代码编辑界面,在文件开头写入 using cszmcaux,并声明控制器句柄g_handle。

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至此项目新建完成,可进行C#项目开发。

2.PC函数介绍

A、PC函数手册也在光盘资料里面,具体路径如下:“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册 V2.1.pdf”。

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B、PC编程,一般如果网口对控制器和工控机进行链接。网口链接函数接口是ZAux_OpenEth();如果链接成功,该接口会返回一个链接句柄。通过操作这个链接句柄可以实现对控制器的控制。

ZAux_OpenEth()接口说明:

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项目应用截图:

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C、我们会提供EtherCAT总线初始化的basic代码,可以通过指令ZAux_BasDown()将总线初始化的basic代码下载到控制器中,从而实现EtherCAT总线轴的初始化。 

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D、使用PC函数库里面的相关的函数接口,通过操作链接句柄“g_handle”,对控制器进行轴参数的设置和获取。

轴参数设置相关函数接口:

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轴运动速度设置接口说明: 

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E、使用ZAux_BusCmd_SDORead()和ZAux_BusCmd_SDOWrite()接口,实现对总线驱动器SDO参数的读写。 

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3、C#开发实现EtherCAT总线轴运动

(1)EtherCAT总线轴运动控制例程界面如下。

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(2)例程简易流程图。

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(3)EtherCAT总线初始化Basic程序介绍,先将该程序下载到控制器中,PC再调用下面的总线初始化函数,即可完成总线初始化。

'********************ECAT总线初始化****************

global CONST BUS_TYPE = 0        '总线类型。

global CONST MAX_AXISNUM = 16      '最大轴数

global CONST Bus_Slot  = 0        '槽位号0

global CONST Bus_AxisStart   = 0    '总线轴起始轴号

global Bus_InitStatus      '总线初始化完成状态

Bus_InitStatus = -1

global  Bus_TotalAxisnum      '检查扫描的总轴数

delay(3000)            '延时3S等待驱动器上电

Ecat_Init()

end

global sub Ecat_Init()

  '初始化还原轴类型

  for i=0 to MAX_AXISNUM - 1              

    AXIS_ENABLE(i) = 0

    ATYPE(i)=0  

  next

  '扫描总线  

  Bus_InitStatus = -1

  Bus_TotalAxisnum = 0  

  SLOT_STOP(Bus_Slot)

  DELAY(200)

  SLOT_SCAN(Bus_Slot)

  '如果扫描成功                      

  if return then 

    

    ?"总线扫描成功","连接设备数:"NODE_COUNT(Bus_Slot)

    ?

    ?"开始映射轴号"

    '遍历总线下所有从站节点

    for i=0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1            

      '判断当前节点是否有电机

      if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i) <>0 then      

        for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i)-1

          '映射轴号

          AXIS_ADDRESS(Bus_AxisStart+i)=Bus_TotalAxisnum+1

          '设置控制模式 65-位置 66-速度 67-转矩       

          ATYPE(Bus_AxisStart+i)=65

          '设置PROFILE功能                

          DRIVE_PROFILE(Bus_AxisStart+i)= 4

          '每轴单独分组            

          DISABLE_GROUP(Bus_AxisStart+i)              

          '映射驱动器上的IO起始地址

          DRIVE_IO(Bus_AxisStart+i) = 128 + (Bus_AxisStart+i)*16  

          '设置限位信号

          REV_IN(Bus_AxisStart+i) = 128 + (Bus_AxisStart+i)*16 

          FWD_IN(Bus_AxisStart+i) = 129 + (Bus_AxisStart+i)*16

          DATUM_IN(Bus_AxisStart+i) = 130 + (Bus_AxisStart+i)*16

          INVERT_IN(128 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

          INVERT_IN(129 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

          INVERT_IN(130 + (Bus_AxisStart+i)*16,off)

          '总轴数+1

          Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1              

        next

      endif

      

    next

    

    ?"轴号映射完成","连接总轴数:"Bus_TotalAxisnum

    WA 2000

    '启动总线

    SLOT_START(Bus_Slot)            

    if return then 

      ?"总线开启成功"

      

      ?"开始清除驱动器错误(根据驱动器数据字典设置)"

      for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1 

        

        DRIVE_CONTROLWORD(i)=128          '根据驱动器数据字典

        wa 100

        DRIVE_CONTROLWORD(i)=6

        wa 100

        DRIVE_CONTROLWORD(i)=15

        wa 100

      next

      

      ?"驱动器错误清除完成"

      wa 100

      ?"清除控制器错误"

      DATUM(0)

      DRIVE_CLEAR(0)

      ?"控制器错误清除完成"

      wa 100

            

      ?"轴使能准备"

      for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1

        base(i)

        AXIS_ENABLE=1

      next

      '使能总开关

      WDOG=1                      

      Bus_InitStatus  = 1

      ?"轴使能完成"

    else

      ?"总线开启失败"

      Bus_InitStatus = 0

    endif

    

  else

    ?"总线扫描失败"

    Bus_InitStatus = 0

  endif

end sub

(4)在连接按钮的事件处理函数中调用接口ZAux_OpenEth(),实现与控制器的连接。

//网口连接控制器

private void C_Open_Eth_Click(object sender, EventArgs e)

{

      zmcaux.ZAux_OpenEth(C_Ip_Address.Text, out g_handle);

      if (g_handle != (IntPtr)0)

      {

           this.Text = "已连接";

           timer1.Enabled = true;

      }

}

(5)通过定时器更新控制器轴参数和总线轴初始化情况。

//定时器

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

{

    int ret = 0;

    float[] f_AxisPara = new float[10];

    int[] i_AxisPara = new int[10];

    if (g_handle != (IntPtr)0)

    {

        //获取轴参数,轴状态

        m_axisnum = Convert.ToInt32(C_Move_Axis.Text);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisEnable(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[0]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[0]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_axisnum, ref f_AxisPara[1]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetAxisStatus(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[1]);

        ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_axisnum, ref i_AxisPara[2]);

        if (ret == 0)

        {    

            C_AxisEnable.Text = (i_AxisPara[0] == 0) ? "off" : "on";

            C_AxisMpos.Text = f_AxisPara[0].ToString();

            C_AxisDpos.Text = f_AxisPara[1].ToString();

            C_AxisStatus.Text = i_AxisPara[1].ToString();

            C_AxisIdle.Text = i_AxisPara[2].ToString();

        }

        //如果已经加载文件并且正在初始化---读取总线初始化状态

        if (g_basflag && g_InitStatus == -1)

        {

              float tempstatus = -1;

              int m_BusNodeNum = 0;

              float m_BusAxisNum = 0;

              ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "BUS_TYPE", ref Bus_type);            //读取BAS文件中的变量判断总线类型

              ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref tempstatus);        //读取BAS文件中的变量判断总线初始化完成状态

              ret += zmcaux.ZAux_BusCmd_GetNodeNum(g_handle, 0, ref m_BusNodeNum);              //读取槽位0上节点个数。

              ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref m_BusAxisNum);      //读取BAS文件中的变量判断扫描的总轴数

              g_InitStatus = (int)tempstatus;

              if (ret == 0 && g_InitStatus != -1)

             {

                  C_Bus_Status.Text = (g_InitStatus == 1) ? "初始化成功" : "初始化失败";

                  C_NodeNum.Text = m_BusNodeNum.ToString();

                  C_AxisNum.Text = m_BusAxisNum.ToString();

             }

         }

     }

}

(6)通过BAS文件下载按钮的事件处理函数,调用BAS文件下载接口将厂商提供的EtherCAT总线初始化的Basic代码下载到控制器中。

//下载总线初始化的BAS文件到控制器

private void C_Download_Click(object sender, EventArgs e)

{

      if (g_handle == (IntPtr)0)

      {

            MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

      }

      else

      {

            int ret = 0;

            string strFilePath;

            OpenFileDialog openFileDialog1 = new OpenFileDialog();

            openFileDialog1.InitialDirectory = "\\";

            openFileDialog1.Filter = "配置文件(*.bas)|*.bas";

            openFileDialog1.RestoreDirectory = true;

            openFileDialog1.FilterIndex = 1;

            //打开配置文件

            if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK)            

            {

                strFilePath = openFileDialog1.FileName;

                C_BasFile.Text = strFilePath;

               //下载到ROM

                ret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, strFilePath, 1);               

                if (ret != 0)

                {

                     MessageBox.Show("文件下载失败!", "提示");

                }

                else

                {

                      MessageBox.Show("文件下载成功", "提示");

                }    

             }

      }

}

(7)通过总线初始化按钮的事件处理函数调用运行basic程序里的总线初始化函数进行总线初始化。

//总线初始化,下载ROM时程序会自动初始化一次

private void C_BusInit_Click(object sender, EventArgs e)

{

    if (g_handle == (IntPtr)0)

    {

        MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

    }

    else

    {

        int ret;

        if (g_basflag && (g_InitStatus != -1))

        {

            g_InitStatus = -1;

            StringBuilder buffer = new StringBuilder(10240);

            C_Bus_Status.Text = "初始化未完成";

            //调用basic程序中的总线初始化函数Ecat_Init()

            ret = zmcaux.ZAux_Execute(g_handle, "RUNTASK 1,Ecat_Init", buffer, 0);

        }  

     }

}

(8)通过设置按钮的事件处理函数来设置轴参数。

//轴参数设置按钮

private void AxisParaSet_Click(object sender, EventArgs e)

{

    int ret = 0;

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

}

(9)通过运动按钮的事件处理函数来控制轴运动。

//持续正转运动

private void C_Button_Fwd_Click(object sender, EventArgs e)

{

    int ret = 0;

    //更新轴参数

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

    //持续正方向运动

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, m_axisnum, 1);

}

//反转

private void C_Button_Rev_Click(object sender, EventArgs e)

{

    //更新轴参数

    int ret = 0;

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisUnits.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisSpeed.Text));

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, m_axisnum, Convert.ToSingle(C_AxisAcc.Text));

    //持续负方向运动

    ret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, m_axisnum,-1);

}

(10)通过SDO读写按钮的事件处理函数来读写驱动器的SDO参数。

private void C_Sdo_Read_Click(object sender, EventArgs e)       //ETHERCAT读取

{

    if (g_handle == (IntPtr)0)

    {

        MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

        return;

    }

    int ret = 0;

    string str;

    uint m_sdo_node2 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode1.Text);

    str = Convert.ToString(C_SdoReg1.Text);

    uint m_sdo_index2 = uint.Parse(str, System.Globalization.NumberStyles.AllowHexSpecifier);

    uint m_sdo_sub2 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub1.Text);

    uint m_sdo_type2 = Convert.ToUInt32(C_SdoType1.SelectedIndex.ToString()) + 1;

    int m_sdo_data2 = 0;

    if (Bus_type == 0)

    {

        ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDORead(g_handle, 0, m_sdo_node2, m_sdo_index2, m_sdo_sub2, m_sdo_type2, ref m_sdo_data2);

        if (ret != 0)

        {

            MessageBox.Show("读取失败");

            return;

        }

        C_Sdodata1.Text = m_sdo_data2.ToString();

    }

    else

    {

        MessageBox.Show("非ETHERCAT模块");

        return;

    }

}

private void C_Sdo_Write_Click(object sender, EventArgs e)      //ETHERCAT写

{

    if (g_handle == (IntPtr)0)

    {

        MessageBox.Show("未链接到控制器!", "提示");

        return;

    }

    int ret = 0;

    string str;

    uint m_sdo_node1 = Convert.ToUInt32(C_SdoNode0.Text);

    str = Convert.ToString(C_SdoReg0.Text);

    uint m_sdo_index1 = uint.Parse(str, System.Globalization.NumberStyles.AllowHexSpecifier);

    uint m_sdo_sub1 = Convert.ToUInt32(C_SdoIsub0.Text);

    uint m_sdo_type1 = Convert.ToUInt32(C_SdoType0.SelectedIndex.ToString()) + 1;

    int m_sdo_data1 = Convert.ToInt32(C_Sdodata0.Text);

    if (Bus_type == 0)

    {

        ret = zmcaux.ZAux_BusCmd_SDOWrite(g_handle, 0, m_sdo_node1, m_sdo_index1, m_sdo_sub1, m_sdo_type1, m_sdo_data1);

        if (ret != 0)

        {

            MessageBox.Show("写入失败");

            return;

        }

    }

    else

    {

        MessageBox.Show("非ETHERCAT模块");

        return;

    }

}

4.调试与监控

编译运行例程,同时连接ZDevelop软件进行调试,对运动控制的轴参数和运动情况进行监控。

(1)连接ZDevelop软件,对轴参数和轴状态进行监控。

image.png

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(2)总线轴运动与轴参数设置演示

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本次,正运动技术EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动,就分享到这里。

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