今天，正運動技術為大家分享一下《EtherCAT運動控制卡的總線軸參數設置和軸運動》。在正式學習之前，我們先了解一下正運動技術的運動控制卡ECI2618和ECI2828。這兩款產品分別是6軸，8軸運動控制卡。

ECI2618支持6軸脈沖輸入與編碼器反饋，板載24點輸入，16點輸出，2AD，2DA，支持手輪接口，其中特定輸出口支持高速PWM控制。

ECI2828支持8軸總線型輸入與編碼器反饋，板載24點輸入，16點輸出，2路AD，2路DA，支持手輪接口，其中特定輸出口支持高速PWM控制。

ECI2618，ECI2828均使用同一套API函數，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等開發語言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平臺，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系統。

接下來，進入正題。本節我們主要給大家分享一下EtherCAT運動控制卡之ECI2820如何使用C#進行EtherCAT總線軸運動和軸參數設置。

一 ECI2828運動控制卡硬件介紹

ECI2828系列運動控制卡支持多達 16 軸直線插補、任意圓弧插補、空間圓弧、螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸、機械手指令等;采用優化的網絡通訊協議可以實現實時的運動控制。

ECI2828系列運動運動控制卡支持以太網，232 通訊接口和電腦相連，接收電腦的指令運行，可以通過EtherCAT總線和CAN總線去連接各個擴展模塊，從而擴展輸入輸出點數或運動軸。

ECI2828系列運動控制卡的應用程序可以使用 VC,VB，VS，C++，C#等軟件來開發，程序運行時需要動態庫 zmotion.dll。調試時可以把ZDevelop軟件同時連接到控制器，從而方便調試、方便觀察。

二 C#語言進行運動控制開發

1.新建MFC項目并添加函數庫

(1)在VS2015菜單“文件”→“新建”→ “項目”，啟動創建項目向導。

(2)選擇開發語言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows 窗體應用程序。

(3)找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數庫，路徑如下(64位庫為例)：

A、進入廠商提供的光盤資料找到“8.PC函數”文件夾，并點擊進入。

B、選擇“函數庫2.1”文件夾。

C、選擇“Windows平臺”文件夾。

D、根據需要選擇對應的函數庫這里選擇64位庫。

E、解壓C#的壓縮包,里面有C#對應的函數庫。

F、函數庫具體路徑如下。

(4)將廠商提供的C#的庫文件以及相關文件復制到新建的項目中。

A、將zmcaux.cs文件復制到新建的項目里面中。

B、將zaux.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。

(5)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，然后鼠標右鍵點擊zmcaux.cs文件，點擊包括在項目中。

(6)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。

至此項目新建完成，可進行C#項目開發。

2.PC函數介紹

A、PC函數手冊也在光盤資料里面，具體路徑如下：“光盤資料\8.PC函數\函數庫2.1\ZMotion函數庫編程手冊 V2.1.pdf”。

B、PC編程，一般如果網口對控制器和工控機進行鏈接。網口鏈接函數接口是ZAux_OpenEth();如果鏈接成功，該接口會返回一個鏈接句柄。通過操作這個鏈接句柄可以實現對控制器的控制。

ZAux_OpenEth()接口說明：

項目應用截圖：

C、我們會提供EtherCAT總線初始化的basic代碼，可以通過指令ZAux_BasDown()將總線初始化的basic代碼下載到控制器中，從而實現EtherCAT總線軸的初始化。

D、使用PC函數庫里面的相關的函數接口，通過操作鏈接句柄“g_handle”，對控制器進行軸參數的設置和獲取。

軸參數設置相關函數接口：

軸運動速度設置接口說明：

E、使用ZAux_BusCmd_SDORead()和ZAux_BusCmd_SDOWrite()接口，實現對總線驅動器SDO參數的讀寫。

3、C#開發實現EtherCAT總線軸運動

(1)EtherCAT總線軸運動控制例程界面如下。

(2)例程簡易流程圖。

(3)EtherCAT總線初始化Basic程序介紹，先將該程序下載到控制器中，PC再調用下面的總線初始化函數，即可完成總線初始化。

'********************ECAT總線初始化****************

global CONST BUS_TYPE = 0 '總線類型。

global CONST MAX_AXISNUM = 16 '最大軸數

global CONST Bus_Slot = 0 '槽位號0

global CONST Bus_AxisStart = 0 '總線軸起始軸號

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

Ecat_Init()

end

global sub Ecat_Init()

'初始化還原軸類型

for i=0 to MAX_AXISNUM - 1

AXIS_ENABLE(i) = 0

ATYPE(i)=0

next

'掃描總線

Bus_InitStatus = -1

Bus_TotalAxisnum = 0

SLOT_STOP(Bus_Slot)

DELAY(200)

SLOT_SCAN(Bus_Slot)

'如果掃描成功

if return then

?"總線掃描成功","連接設備數："NODE_COUNT(Bus_Slot)

?

?"開始映射軸號"

'遍歷總線下所有從站節點

for i=0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1

'判斷當前節點是否有電機

if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i) <>0 then

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

'映射軸號

AXIS_ADDRESS(Bus_AxisStart+i)=Bus_TotalAxisnum+1

'設置控制模式 65-位置 66-速度 67-轉矩

ATYPE(Bus_AxisStart+i)=65

'設置PROFILE功能

DRIVE_PROFILE(Bus_AxisStart+i)= 4

'每軸單獨分組

DISABLE_GROUP(Bus_AxisStart+i)

'映射驅動器上的IO起始地址

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

'設置限位信號

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)

'總軸數+1

Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1

next

endif

next

?"軸號映射完成","連接總軸數："Bus_TotalAxisnum

WA 2000

'啟動總線

SLOT_START(Bus_Slot)

if return then

?"總線開啟成功"

?"開始清除驅動器錯誤(根據驅動器數據字典設置)"

for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1

DRIVE_CONTROLWORD(i)=128 '根據驅動器數據字典

wa 100

DRIVE_CONTROLWORD(i)=6

wa 100

DRIVE_CONTROLWORD(i)=15

wa 100

next

?"驅動器錯誤清除完成"

wa 100

?"清除控制器錯誤"

DATUM(0)

DRIVE_CLEAR(0)

?"控制器錯誤清除完成"

wa 100

?"軸使能準備"

for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1

base(i)

AXIS_ENABLE=1

next

'使能總開關

WDOG=1

Bus_InitStatus = 1

?"軸使能完成"

else

?"總線開啟失敗"

Bus_InitStatus = 0

endif

else

?"總線掃描失敗"

Bus_InitStatus = 0

endif

end sub

(4)在連接按鈕的事件處理函數中調用接口ZAux_OpenEth()，實現與控制器的連接。

//網口連接控制器

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 = "已連接";

timer1.Enabled = true;

}

}

(5)通過定時器更新控制器軸參數和總線軸初始化情況。

//定時器

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)

{

//獲取軸參數,軸狀態

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();

}

//如果已經加載文件并且正在初始化---讀取總線初始化狀態

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); //讀取BAS文件中的變量判斷總線類型

ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_InitStatus", ref tempstatus); //讀取BAS文件中的變量判斷總線初始化完成狀態

ret += zmcaux.ZAux_BusCmd_GetNodeNum(g_handle, 0, ref m_BusNodeNum); //讀取槽位0上節點個數。

ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Bus_TotalAxisnum", ref m_BusAxisNum); //讀取BAS文件中的變量判斷掃描的總軸數

g_InitStatus = (int)tempstatus;

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

{

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

C_NodeNum.Text = m_BusNodeNum.ToString();

C_AxisNum.Text = m_BusAxisNum.ToString();

}

}

}

}

(6)通過BAS文件下載按鈕的事件處理函數，調用BAS文件下載接口將廠商提供的EtherCAT總線初始化的Basic代碼下載到控制器中。

//下載總線初始化的BAS文件到控制器

private void C_Download_Click(object sender, EventArgs e)

{

if (g_handle == (IntPtr)0)

{

MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "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;

//打開配置文件

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

{

strFilePath = openFileDialog1.FileName;

C_BasFile.Text = strFilePath;

//下載到ROM

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

if (ret != 0)

{

MessageBox.Show("文件下載失敗!", "提示");

}

else

{

MessageBox.Show("文件下載成功", "提示");

}

}

}

}

(7)通過總線初始化按鈕的事件處理函數調用運行basic程序里的總線初始化函數進行總線初始化。

//總線初始化，下載ROM時程序會自動初始化一次

private void C_BusInit_Click(object sender, EventArgs e)

{

if (g_handle == (IntPtr)0)

{

MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "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";

//調用basic程序中的總線初始化函數Ecat_Init()

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

}

}

}

(8)通過設置按鈕的事件處理函數來設置軸參數。

//軸參數設置按鈕

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)通過運動按鈕的事件處理函數來控制軸運動。

//持續正轉運動

private void C_Button_Fwd_Click(object sender, EventArgs e)

{

int ret = 0;

//更新軸參數

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));

//持續正方向運動

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

}

//反轉

private void C_Button_Rev_Click(object sender, EventArgs e)

{

//更新軸參數

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));

//持續負方向運動

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

}

(10)通過SDO讀寫按鈕的事件處理函數來讀寫驅動器的SDO參數。

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

{

if (g_handle == (IntPtr)0)

{

MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "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("讀取失敗");

return;

}

C_Sdodata1.Text = m_sdo_data2.ToString();

}

else

{

MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");

return;

}

}

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

{

if (g_handle == (IntPtr)0)

{

MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "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("寫入失敗");

return;

}

}

else

{

MessageBox.Show("非ETHERCAT模塊");

return;

}

}

4.調試與監控

編譯運行例程，同時連接ZDevelop軟件進行調試，對運動控制的軸參數和運動情況進行監控。

(1)連接ZDevelop軟件，對軸參數和軸狀態進行監控。

(2)總線軸運動與軸參數設置演示

視頻鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1B64y1v7Sf/

本次，正運動技術EtherCAT運動控制卡的總線軸參數設置和軸運動，就分享到這里。

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