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今天，正運動小助手給大家分享一下6軸步進光柵尺全閉環(huán)的EtherCAT運動控制器之ZMC432CL-V2的硬件接口與功能。

一、ZMC432CL-V2產(chǎn)品簡介

ZMC432CL-V2高性能多軸運動控制器是一款兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨立式運動控制器，具備高速實時反饋功能，支持脈沖全閉環(huán)控制，能夠實現(xiàn)高精度、高響應速度的運動控制。高精度定位，有效消除機械傳動誤差，滿足高精密加工場景應用要求。

1.ZMC432CL-V2硬件功能

（1）豐富的運動控制功能：支持直線、圓弧、空間圓弧、螺旋插補等。

（2）硬件接口豐富：支持脈沖軸（帶編碼器反饋）和EtherCAT總線軸，具備24路輸入和12路輸出的通用IO，部分為高速IO，2路模擬量輸出(DA)。

（3）EtherCAT刷新周期最快達250us，滿足高速通信需求。

（4）支持4通道硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出，適用于多通道視覺飛拍等場合。

（5）支持掉電檢測、掉電存儲，多種程序加密方式，能夠有效防止系統(tǒng)故障，保護項目工程文件數(shù)據(jù)，并提高系統(tǒng)的可靠性。

（6）通過純國產(chǎn)IDE開發(fā)環(huán)境RTSys進行項目開發(fā)，可實時仿真、在線跟蹤以及診斷與調試，簡便易用，支持多種高級上位機語言聯(lián)合編程進行二次開發(fā)。

更多關于ZMC432CL-V2詳情介紹點擊→步進控制的光柵尺全閉環(huán)解決方案：32軸EtherCAT總線運動控制器ZMC432CL-V2。

二、硬件接口

三、硬件接線

1.數(shù)字量輸入口IN接線

輸入口通用接線圖

輸入口單端編碼器接線圖

2.數(shù)字量輸出口接線

輸出口通用接線圖

輸出口單端脈沖軸接線圖

四、脈沖全閉環(huán)應用

1.使用現(xiàn)成的API開發(fā)

2.步進電機的外置光柵尺全閉環(huán)解決方案

①ZMC4系列高效的網(wǎng)口讀寫，PCIe/PCI系列卡可共享內存接口（共享內存的批量讀寫3-5us）

②內置反向間隙補償，雙向螺距補償，2D平面補償?shù)?/p>

③可以同時支持脈沖軸和EtherCAT軸運動混合使用

④開放的PT/PVT接口客戶可自定義加減速算法的二次編程

3.脈沖全閉環(huán)接線

全閉環(huán)運動控制器產(chǎn)生相應的控制信號，發(fā)送到步進驅動器來驅動電機運動，同時負責接收來自光柵尺的反饋信號，并與預設的目標值進行比較。

步進驅動器接收來自控制器的控制信號，并將其轉換為角位移去驅動電機。步進驅動器能夠精確控制電機的步進角度和速度，從而實現(xiàn)高精度的運動控制。

光柵尺用于實時監(jiān)測物體的位置和運動狀態(tài)。在脈沖全閉環(huán)系統(tǒng)中，光柵尺通常被安裝在電機的運動部件上，以測量其實際位置。

脈沖全閉環(huán)運動控制系統(tǒng)，具備外部光柵尺的全閉環(huán)位置反饋，實時糾正平臺機械傳動誤差，通過實時反饋，確保步進系統(tǒng)的高精度閉環(huán)與加工精度。

ZMC432CL-V2控制器脈沖軸Axis0~Axis5都可以支持脈沖發(fā)送DPOS與編碼器反饋MPOS，也可以通過參數(shù)設置實現(xiàn)脈沖發(fā)送與編碼器反饋的實時全閉環(huán)。

五、步進驅動器接口接線

1.ZMC432CL-V2與步進驅動器接線(差分接法)

2.ZMC432CL-V2與步進驅動器接線(單端共陽極接法)

六、光柵尺的接口接線

1.ZMC432CL-V2與增量式光柵尺接線(差分接法)

2.ZMC432CL-V2與絕對值光柵尺接線

七、脈沖全閉環(huán)測試代碼

測試程序如下：

'/************************************************************
'任務編號：         無
'函數(shù)功能：         系統(tǒng)初始化
'Input：           無
'Output：          無 
'返回值：           無
'備注：             無        
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysInit()
    '測試固件信息
    '?"測試固件信息： ver 24.8.28 : "version_build, "SERVO_PERIOD: "SERVO_PERIOD
    '軸分配
    GLOBAL CONST TestAxisId=5
    '線程分配
    GLOBAL CONST IntCycleTask=1
    GLOBAL CONST OtherTask=2
    '其他變量
    GLOBAL gvCLStstus,gv_HandMode
    GLOBAL gv_P,gv_I,gv_D
    GLOBAL gv_VF,gv_AF,gv_OV
    '軸初始化參數(shù)
    GLOBAL gv_Speed,gv_Accel,gv_Decel
    GLOBAL gv_Sramp,gv_Inch
    GLOBAL gv_Units
    GLOBAL gv_mpos,gv_input
    GLOBAL VpMode
    '*********************軸參數(shù)初始化*********************
    gv_Units=100
    gv_mpos =4000
    gv_input=-20043
    gvCLStstus=0
    gv_Speed=10
    gv_Accel=100
    gv_Decel=100
    gv_Sramp=0
    gv_Inch=1
    gv_HandMode=0
    VpMode=0
    '**********************系統(tǒng)初始化**********************
    RAPIDSTOP(2)  '停止所有軸
    WAIT IDLE
    DELAY(100)
    DATUM(0)      '清除軸報警
    WAIT IDLE
    '**********************軸參數(shù)初始化*********************
    BASE(TestAxisId)
    '關閉閉環(huán)功能
    SERVO=OFF
    ENCODER_SERVO=OFF
    '關閉閉環(huán)功能后要遠程ATYPE從0到4的切換
    ATYPE =  0
    DELAY(100)
    ATYPE = 4
    '軸坐標清零
    DPOS=0
    MPOS=0
    '更新軸參數(shù)
    UpDataAxisPara()
    '更新PID參數(shù)
    UpDatePid(0)
  ENDSUB
'/************************************************************
'任務編號：          無
'函數(shù)功能：          Hmi掃描函數(shù)
'Input：             無
'Output：            無
'返回值：            無
'備注：              無
'*************************************************************/
GLOBAL SUB SysScan()
    '更新閉環(huán)狀態(tài)
    IF SERVO(TestAxisId) = ON AND ENCODER_SERVO(TestAxisId)=ON THEN
        gvCLStstus=1
    ELSE
         gvCLStstus=0
    ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************
'任務編號：          無
'函數(shù)功能：          軸參數(shù)設置
'Input：             無
'Output：            無 
'返回值：            無
'備注：              無        
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDataAxisPara()
    BASE(TestAxisId)
    UNITS = gv_Units
    ENCODER_RATIO (gv_mpos,gv_input)
    VP_MODE = VpMode
    SPEED = gv_Speed  '更新軸速度
    ACCEL = gv_Accel  '更新軸加速度
    DECEL = gv_DEcel  '更新軸減速度
    SRAMP = gv_Sramp  '設置S曲線時間
    MERGE = ON        '打開連續(xù)插補功能
    FS_LIMIT = 10000  '正向軟限位
    RS_LIMIT = -10000 '負向軟限位
    FE_LIMIT=  500    '設置最大隨動誤差
    FE_RANGE = 500    '報警時隨動誤差
ENDSUB
'更新閉環(huán)狀態(tài)
'/************************************************************
'任務編號：          無
'函數(shù)功能：          Pid參數(shù)更新
'Input：             無
'Output：            無 
'返回值：            無
'備注：              VR(0-10)        
'*************************************************************/
GLOBAL SUB UpDatePid(Dir)
    IF Dir=0 THEN
          IF VR(0)=1314 THEN
            gv_P = VR(1)      'P:比例增益
            gv_I = VR(2)      'I:積分增益
            gv_D = VR(3)      'D:微分增益
            gv_VF =VR(4)      '速度反饋的前饋增益
            gv_AF =VR(5)      '加速度反饋的前饋增益
            gv_OV =VR(6)
        ELSE
            gv_P = 100        'P:比例增益
            gv_I = 50         'I:積分增益
            gv_D = 50         'D:微分增益
            gv_VF =  1000     '速度反饋的前饋增益
            gv_AF = 2000      '加速度反饋的前饋增益
            gv_OV = 0
            '數(shù)據(jù)更新到VR
            TABLE(1,gv_P,gv_I,gv_D,gv_VF,gv_AF,gv_OV)
            Local lv_i
            VR(0)=1314
              FOR lv_i=1 to 6
                 VR(lv_i) = TABLE(lv_i)
            NEXT
        ENDIF
    ELSE
        VR(0)=0
        VR(1) = gv_P      'P:比例增益
        VR(2) = gv_I      'I:積分增益
        VR(3) = gv_D      'D:微分增益
        VR(4) = gv_VF     '速度反饋的前饋增益
        VR(5) = gv_AF     '加速度反饋的前饋增益
        VR(6) = gv_OV
        VR(0) = 1314
        TRACE "PID參數(shù)保存成功"
    ENDIF
ENDSUB
'/************************************************************'
任務編號：           無
'函數(shù)功能：          全閉環(huán)功能切換
'Input：             無
'Output：            無 
'返回值：            無
'備注：              無        
'*************************************************************/
GLOBAL SUB ClosedLoop(Mode)
    IF Mode=0 THEN
        IF  gvCLStstus= 0 THEN
            '配置脈沖軸TestAxisId為全閉環(huán)的功能
            '配置PID參數(shù)
            BASE(TestAxisId)
            P_Gain = gv_P        'P:比例增益
            I_GAIN = gv_I        'I:積分增益
            D_GAIN = gv_D        'D:微分增益
            VFF_GAIN =  gv_VF    '速度反饋的前饋增益
            AFF_GAIN =  gv_AF    '加速度反饋的前饋增益
            OV_GAIN =   gv_OV    '速度增益
            '打開閉環(huán)功能
            AXIS_ENABLE=1
            ENCODER_SERVO = ON   '0-不開啟(缺省).  1-開啟閉環(huán)功能
            '重要，打開servo之前打開encoder_servo后
            '要完成一次atype由0變?yōu)?的切換，否則會報axis:0 config not support Servo.
            '無法打開閉環(huán)控制，原因未知
            ATYPE = 0
            DELAY(20)
            ATYPE = 4            '脈沖輸出+正交編碼反饋
            SERVO = ON           '0-不開啟(缺省).  1-開啟閉環(huán)功能
            DELAY(20)
            IF SERVO = ON THEN
                ?"閉環(huán)參數(shù)配置完成，閉環(huán)控制已打開,使用move指令移動，并在示波器中監(jiān)測運動參數(shù)。"
            ELSE
                ?"閉環(huán)參數(shù)配置完成，閉環(huán)控制打開失敗，請檢查軸配置。"
            ENDIF
        ELSE
            BASE(TestAxisId)
            SERVO = OFF
            ENCODER_SERVO = OFF
            '關閉ENCODER_SERVO后需要完成一次 ATYPE從0到4的切換，保證閉環(huán)功能完全關閉
            ATYPE =  0
            DELAY(100)
            ATYPE = 4
            ?"已關閉閉環(huán)控制開關（switch），使用開環(huán)移動"
        ENDIF
    ELSEIF gvCLStstus=1 THEN
        '配置脈沖軸TestAxisId為全閉環(huán)的功能
        BASE(TestAxisId)
        P_Gain = gv_P          'P:比例增益
        I_GAIN = gv_I          'I:積分增益
        D_GAIN = gv_D          'D:微分增益
        VFF_GAIN =  gv_VF      '速度反饋的前饋增益
        AFF_GAIN =  gv_AF      '加速度反饋的前饋增益
        OV_GAIN =   gv_OV      '速度增益
        ?"PID參數(shù)已更新 "
    ENDIF
ENDSUB

測試結果：

本次，正運動技術步進的光柵尺全閉環(huán)EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2（一）：硬件接口介紹，就分享到這里。

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