一.硬件介紹

PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡是正運(yùn)動(dòng)推出的一款EtherCAT總線+脈沖型、PCIE接口式的運(yùn)動(dòng)控制卡，可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。

PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡適合于多軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、軌跡規(guī)劃、手輪控制、編碼器位置檢測(cè)、IO控制、位置鎖存等功能的應(yīng)用。

PCIE464運(yùn)動(dòng)控制卡適用于3C電子加工、檢測(cè)設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)備、SMT加工、激光加工、光通訊設(shè)備、鋰電及光伏設(shè)備、以及非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備等高速高精應(yīng)用場(chǎng)合。

PCIE4系列控制卡的應(yīng)用程序可以使用VC，VB，VS，C++，C#等軟件開發(fā)，程序運(yùn)行時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)庫(kù)zmotion.dll，調(diào)試時(shí)可以將RTSys軟件同時(shí)連接控制器，從而方便調(diào)試、方便觀察。

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二.接線參考

1.IN數(shù)字量輸入接口

數(shù)字輸入分布在J400（IN0-IN7）和X400（IN8-IN39）信號(hào)接口中。

2.OUT數(shù)字量輸出接口

數(shù)字輸出分布在J400（OUT0-7）和X400（OUT8-OUT39）信號(hào)接口中。

3.單端編碼器及單端脈沖接線

單端脈沖接線圖

差分脈沖接線圖

單端編碼器接線圖

差分編碼器接線圖

注：PCIE464的J400接口中有一個(gè)差分脈沖軸接口和三個(gè)單端脈沖軸接口，兩個(gè)差分編碼器接口（其中一個(gè)與差分脈沖軸接口復(fù)用，取決于固件設(shè)定）和兩個(gè)單端編碼器接口，具體引腳定義參見PCIE464硬件手冊(cè)。

三.同步指令解析及技巧解釋

1.同步過程

同步跟隨過程分為三部分：加速追趕、同步加工、結(jié)束歸位。

（1）加速追趕：動(dòng)作機(jī)構(gòu)加速追上產(chǎn)品位置，并保持追趕末端速度與產(chǎn)品速度一致的過程。

（2）同步加工：動(dòng)作機(jī)構(gòu)加速追趕上之后，繼續(xù)保持與產(chǎn)品同樣的速度運(yùn)動(dòng)的過程，即兩者相對(duì)靜止的過程；加工動(dòng)作常在此過程中進(jìn)行。

（3）結(jié)束歸位：加工完成后，打斷跟隨過程，回歸待機(jī)位的過程。

? 正運(yùn)動(dòng)技術(shù)提供了成熟的同步跟隨執(zhí)行指令MOVESYNC完成上述過程。

2.同步指令

MOVESYNC -- 同步運(yùn)動(dòng)，皮帶上物體跟隨

語(yǔ)法：

MOVESYNC(mode,synctime,syncposition,syncaxis,pos1[,pos2, pos3…])

參數(shù)解釋：

（1）mode:mode=0 + angle，angle：皮帶旋轉(zhuǎn)角度，角度=皮帶軸dpos正向與BASE軸正向的夾角。使用時(shí)需要將角度轉(zhuǎn)換為弧度（0~2PI）。

（2）synctime：同步時(shí)間，ms單位。

（3）syncposition：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)皮帶軸的位置。

（4）syncaxis：皮帶軸軸號(hào)，-1表示沒有皮帶軸。

（5）pos1：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)的BASE第1個(gè)軸絕對(duì)位置。

（6）posn：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)的BASE第n個(gè)軸絕對(duì)位置。

上位機(jī)指令參數(shù)排列一樣。

3.使用疑難點(diǎn)解析

（1）如何獲知syncposition：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)皮帶軸的位置？

首先，我們先了解跟隨的完整實(shí)現(xiàn)流程,如下：

光電傳感器產(chǎn)生信號(hào)→控制器收到信號(hào)，鎖存獲取跟隨坐標(biāo)→產(chǎn)品流到到位，跟隨觸發(fā)→追趕產(chǎn)品，進(jìn)入同步加工，走軌跡→進(jìn)入下一次跟隨。

那么按照流程看，物體被感應(yīng)到時(shí)的位置就由鎖存產(chǎn)生并記錄，我們只需要將鎖存數(shù)據(jù)記錄就獲取到了參數(shù)syncposition的值。

（2）如何獲知同步跟隨所需的POSN：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)跟隨軸的位置？

syncposition與POSN都是在物體被感應(yīng)到時(shí)的位置，兩者的關(guān)系是同時(shí)相對(duì)靜止的；所以此處的POSN：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)跟隨軸的位置并不是感應(yīng)到產(chǎn)品時(shí)跟隨軸所處的位置，而是感應(yīng)到產(chǎn)品時(shí)跟隨軸應(yīng)該走到的位置，也就是我們想要的產(chǎn)品同步跟隨位置點(diǎn)。

在上一步，我們獲知了皮帶軸的感應(yīng)位置是在鎖存的時(shí)候獲取到，那么可以在程序中設(shè)計(jì)，產(chǎn)品經(jīng)過傳感器后停下來，獲取當(dāng)前皮帶軸位置，用鎖存到的值-皮帶軸當(dāng)前位置=跟隨方向的位移量→移動(dòng)歸零后的跟隨軸組到產(chǎn)品上標(biāo)記的需要加工的起點(diǎn)位置，記錄下軸組位置數(shù)據(jù)→將軸組中跟隨方向軸的坐標(biāo)-計(jì)算出來的跟隨方向的位移量=鎖存時(shí)跟隨軸組中跟隨方向的軸位置→記錄下數(shù)據(jù)就得到了皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)跟隨軸的位置POSN。

（3）跟隨三個(gè)過程中的數(shù)據(jù)怎么填？是否需要重新計(jì)算？

跟隨三個(gè)過程中的參數(shù)數(shù)據(jù)不需要重新計(jì)算；三個(gè)過程中唯一需要變化的參數(shù)是synctime，其他的參數(shù)保持不變；而synctime參數(shù)根據(jù)實(shí)際加工需要設(shè)定即可，一般會(huì)將同步加工時(shí)間設(shè)置大。

（4）在同步加工段中，怎么去走加工軌跡？能直接控制跟隨軸組走軌跡嗎？

在同步過程中一般是不能直接使用運(yùn)動(dòng)指令去操控跟隨軸組走軌跡的，不然會(huì)打斷跟隨的狀態(tài)；可以使用疊加運(yùn)動(dòng)的方式間接走軌跡；通過addax指令將幾個(gè)沒有用到的虛擬軸，疊加到跟隨軸組上，使用運(yùn)動(dòng)指令控制虛擬軸執(zhí)行加工軌跡，就能實(shí)現(xiàn)在保持跟隨狀態(tài)下走加工軌跡。

（5）不同產(chǎn)品軌跡所需時(shí)間不一樣，同步加工段的時(shí)間怎么計(jì)算？

其實(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，同步加工段的時(shí)間通常會(huì)設(shè)置一個(gè)很大很大的時(shí)間值確保加工完成，加工完成后，用MOVESYNC的-2模式強(qiáng)制結(jié)束即可。

（6）加工中產(chǎn)品不斷進(jìn)來，怎么實(shí)現(xiàn)跟隨軸組不回待機(jī)，連續(xù)跟隨加工產(chǎn)品？

只需要注意不要在程序中每一段的跟隨加工返回待機(jī)位的后面加入等待或者其他進(jìn)運(yùn)動(dòng)緩沖的指令即可；因?yàn)閺?fù)位用-1模式時(shí)，其會(huì)被后面的緩沖MOVESYNC覆蓋，也就是當(dāng)下一個(gè)產(chǎn)品的MOVESYNC跟隨指令已經(jīng)壓進(jìn)運(yùn)動(dòng)緩沖之后，當(dāng)前產(chǎn)品加工完的復(fù)位MOVESYNC就會(huì)被覆蓋，無效。

4.擴(kuò)展用法

MOVE_ADDAX運(yùn)動(dòng)緩沖疊加

使用MOVESYNC+MOVE_ADDAX，可以實(shí)現(xiàn)在保持跟隨狀態(tài)下直接操作跟隨軸組走軌跡。

四.C#語(yǔ)言進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)

1.在VS2010菜單“文件”→“新建”→“項(xiàng)目”，啟動(dòng)創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А?/p>

2.選擇開發(fā)語(yǔ)言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應(yīng)用程序。

3.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數(shù)庫(kù)，路徑如下（32位庫(kù)為例）。

1）進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數(shù)”文件夾，并點(diǎn)擊進(jìn)入。

2）選擇“01PC函數(shù)庫(kù)V2.1”文件夾。

3）選擇“Windows平臺(tái)”文件夾。

4）選擇“C#”文件夾。

5）根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的函數(shù)庫(kù)，這里選擇32位庫(kù)。

4.將廠商提供的C#的庫(kù)文件以及相關(guān)文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目中。

1）將zmcaux.cs文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目里面中。

2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。

5.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)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。

6.至此，項(xiàng)目新建完成，可進(jìn)行C#項(xiàng)目開發(fā)。

C#跟隨主體代碼:

public  void SubMoveSync()
{
    int iret = 0;
    int []iAxisList = new int[2]{0,1} ;
    int []iTime = new int[3];
    iTime[0] = Convert.ToInt32(TextAccTime.Text);
    iTime[1] = Convert.ToInt32(TextSyncTime.Text);
    iTime[2] = Convert.ToInt32(TextBackTime.Text);
    float []fWaitPos = new float[2];
    fWaitPos[0] = Convert.ToSingle (TextXpos.Text);
    fWaitPos[1] = Convert.ToSingle(TextYpos.Text);
    float fOffPos= Convert.ToSingle(TextOffpos.Text);
    float fPdAxisPos = 0;       //當(dāng)前皮帶軸位置
    float[] fMakrPos =  new float[2];          //當(dāng)前加工產(chǎn)品鎖存編碼器的位置
    int iMaxNum = Convert.ToInt32(Text_TabNum.Text);
    float imode = 0;
    imode = 0 ;        //X方向跟隨
    if (m_SyncMode == 1)                //同步軌跡運(yùn)動(dòng)
    {
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetMerge(G_CardHandle, 4, 1);           //打開虛擬X軸連續(xù)插補(bǔ)
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Addax(G_CardHandle,0,4);           //虛擬4號(hào)軸X軸的運(yùn)動(dòng)疊加到實(shí)際X軸
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_Single_Addax(G_CardHandle, 1, 5);           //虛擬5號(hào)軸Y軸的運(yùn)動(dòng)疊加到實(shí)際Y軸
    }
    float[] Units = new float[2];
    zmcaux.ZAux_Direct_GetUnits(G_CardHandle, 2, ref Units[0]);
    zmcaux.ZAux_Direct_GetUnits(G_CardHandle, 0, ref Units[1]);
    float[] ratio = new float[1] { Units[0] / Units[1] };
    int[] scraxis = new int[1] { 2 };
    while(true)
    {
        if( (m_RegistCount != 0) && (iWorkCount  iMaxNum)    //鎖存坐標(biāo)已經(jīng)溢出，數(shù)據(jù)保存在鎖存前面
        {
            iWorkCount = iWorkCount - m_RegistCount;        //從下個(gè)循環(huán)開始取值
            if (iWorkCount < m_RegistCount)
            {
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetTable(G_CardHandle, Convert.ToInt32(Text_TabStart.Text) + 1 + iWorkCount, 1, fMakrPos);	//獲取當(dāng)前準(zhǔn)備加工的鎖存位置
            }
            else
            {
                continue;
            }
        }
        //鎖存事件未觸發(fā)
        if (m_RegistCount == 0 || m_RegistCount == iWorkCount)
        {
            continue;
        }
        //等待傳送帶位置運(yùn)動(dòng)超過開始跟隨位置
        do
        {
            iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(G_CardHandle, 2, ref fPdAxisPos);            //獲取當(dāng)前編碼軸位置
        } while (fPdAxisPos < fOffPos + fMakrPos[0]);
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[0], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步啟動(dòng)加速段，
        if (Sync_Mode == 0)
        {
            if (m_SyncMode == 1)                //同步軌跡運(yùn)動(dòng)
            {
                SubVirAxisMove();               //調(diào)用虛擬軸軌跡
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveTable(G_CardHandle, (uint)iAxisList[0], 0, (float)1);      //寫TABLE數(shù)據(jù)到實(shí)際軸緩沖區(qū)，速度同步后修改TABLE觸發(fā)虛擬軸
                if (iret != 0)
                {
                    MessageBox.Show("ZAux_Direct_MoveTable失敗 錯(cuò)誤碼：" + iret.ToString());
                    continue;
                }
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[1], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步啟動(dòng)勻速速段，勻速時(shí)間
                //同步結(jié)束
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveTable(G_CardHandle, (uint)iAxisList[0], 0, (float)0);      //寫TABLE數(shù)據(jù)到實(shí)際軸緩沖區(qū)，速度同步后修改TABLE觸發(fā)虛擬軸
                //iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveCancel(G_CardHandle, iAxisList[0], 4, 2);                 //運(yùn)動(dòng)完成強(qiáng)制停止未完成的虛擬軸運(yùn)動(dòng)
            }
            else
            {
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[1], fMakrPos[0] + fOffPos, 2, 2, iAxisList, fWaitPos);      //同步啟動(dòng)勻速速段，勻速時(shí)間
            }
        }
        else if(Sync_Mode == 1)
        {
            if (m_SyncMode == 1)                //同步軌跡運(yùn)動(dòng)
            {
                iret = Motion_MoveAddax(G_CardHandle, iAxisList[0], iAxisList, 2, ratio, scraxis); //建立疊加關(guān)系
                SubVirAxisMove_Dirct();               //直接控制實(shí)際軸走軌跡
                //同步結(jié)束
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveTable(G_CardHandle, (uint)iAxisList[0], 0, (float)0);      //寫TABLE數(shù)據(jù)到實(shí)際軸緩沖區(qū)，速度同步后修改TABLE觸發(fā)虛擬軸
                iret = Motion_MoveAddax(G_CardHandle, iAxisList[0], iAxisList, 0, ratio, scraxis);
            }
            else
            {
                iret = Motion_MoveAddax(G_CardHandle, iAxisList[0], iAxisList, 2, ratio, scraxis); //建立疊加關(guān)系
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveDelay(G_CardHandle, iAxisList[0], iTime[1]);    //運(yùn)行延時(shí)時(shí)間
                iret = Motion_MoveAddax(G_CardHandle, iAxisList[0], iAxisList, 0, ratio, scraxis);   //取消疊加
            }
        }
        iret = zmcaux.ZAux_Direct_MoveSync(G_CardHandle, imode, iTime[2], 0, -1, 2, iAxisList, fWaitPos);      //結(jié)束同步走到待機(jī)位置
        int Axisidle = 0;
        //此處判斷并實(shí)現(xiàn)是否每次都強(qiáng)制回待機(jī)位之后再執(zhí)行下一次跟隨動(dòng)作,由于MOVESYNC在-1模式下的特殊性，會(huì)被緊接的MOVESYNC取代,不需要其他邏輯，即可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)跟隨
        if (Force_Back_Flag == 1)
        {
            do
            {
                iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(G_CardHandle, iAxisList[0], ref Axisidle);            //等待主軸跟隨完畢
            } while (Axisidle == 0);
        }
        iWorkCount++;
    }
}

五.Basic編程進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)

1.在電腦里新建一個(gè)文件夾用來保存即將要建立的工程。打開RTSys編程軟件。

2.新建項(xiàng)目：菜單欄“文件”→“新建工程”。

3.點(diǎn)擊“新建工程”后彈出“另存為”界面，選擇一個(gè)文件夾打開，輸入文件名后保存項(xiàng)目，后綴為“.zpj”。

4.新建文件：點(diǎn)擊菜單欄“文件”→“新建”，新建彈出窗口支持Basic/Plc/Hmi混合編程，這里選擇新建的文件類型為Basic后確認(rèn)。

5.設(shè)置文件自動(dòng)運(yùn)行：如下圖，雙擊文件右邊自動(dòng)運(yùn)行的位置，輸入任務(wù)號(hào)“0”。

Basic跟隨主體代碼：

global sub reg_Task()  '//鎖存線程
REG_INPUTS(belt) = $0000   '//指定皮帶軸的鎖存輸入口，這里R3 R2 R1 R0都用0號(hào)輸入口的信號(hào)
Reg_Count = 0 '// 清零鎖存計(jì)數(shù)循環(huán)量
WHILE 1
    REGIST(4)axis(belt)  '//開啟軸鎖存
    wait until(MARK(belt))  '//等待軸鎖存觸發(fā)
    Reg_Array(Reg_Count) = REG_POS(belt)   '//將鎖存到的軸位置存放到鎖存數(shù)組中
    reg_Flag(Reg_Count) = 1   '//標(biāo)記觸發(fā)
    if(Reg_Count >= Reg_Space - 1) then    '//判斷鎖存緩存數(shù)組是否滿，滿了重新開始計(jì)數(shù)
        Reg_Count = 0
    else
         Reg_Count = Reg_Count + 1
    endif
    Reg_Count_All = Reg_Count_All + 1
WEND
endsub
global sub movesync_Task(Mode)   '//mode 0- 三段式跟隨   1- 直接跟隨
Sync_Count = 0  '// 清零 跟隨標(biāo)志
Over_Max_Count = 0
Sync_Count_All = 0
base(X_sync,Y_sync,Z_sync)
moveabs(X_Wait,Y_Wait,Z_Wait)   '//移動(dòng)到待機(jī)位
WHILE 1
    if(reg_Flag(Sync_Count) = 1) then
        reg_Flag(Sync_Count) = -1   '//復(fù)位標(biāo)志
        wait until(MPOS(belt) > Reg_Array(Sync_Count) + Diff_Pos)   '//等待滿足觸發(fā)跟隨距離
        if(MPOS(belt) = Reg_Space - 1) then    '//判斷跟隨觸發(fā)是否讀取完了全部數(shù)據(jù)，滿了重新開始計(jì)數(shù)
            Sync_Count = 0
        else
             Sync_Count = Sync_Count + 1
        endif
    endif
wend
endsub

六.效果演示

下面以C#代碼跑測(cè)試和RTSys示波器抓取波形分析。

C#同步跟隨界面圖

單次觸發(fā)和連續(xù)多次觸發(fā)圖

單次觸發(fā)與連續(xù)多次觸發(fā)速度分析圖

 

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完整代碼獲取地址

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本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)PCIe EtherCAT實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡PCIE464同步跟隨/皮帶跟隨加工應(yīng)用，就分享到這里。

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