EtherCAT运动控制卡的总线轴参数设置和轴运动

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。
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。
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。
二 c#语言进行运动控制开发
1.新建mfc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。
(2)选择开发语言为“visual c#”和.net framework 4以及windows 窗体应用程序。
(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。
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。
f、函数库具体路径如下。
(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。
b、将zaux.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夹中。
(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。
(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。
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”。
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:
项目应用截图:
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。
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:
轴运动速度设置接口说明:
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。
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。
(2)例程简易流程图。
(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。
(2)总线轴运动与轴参数设置演示
视频链接:https://www.bilibili.com/video/bv1b64y1v7sf/
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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