關(guān)鍵詞：正運(yùn)動技術(shù),EtherCAT,運(yùn)動控制卡
摘要：今天，正運(yùn)動技術(shù)給大家分享一下EtherCAT運(yùn)動控制卡之ECI2828如何使用C#進(jìn)行設(shè)置前瞻功能并使用在連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動中。
一運(yùn)動控制卡硬件介紹
ECI2828系列運(yùn)動控制卡支持多達(dá) 16 軸直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸、機(jī)械手指令等；采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時的運(yùn)動控制。
ECI2828系列運(yùn)動運(yùn)動控制卡支持以太網(wǎng)，232 通訊接口和電腦相連，接收電腦的指令運(yùn)行，可以通過EtherCAT總線和CAN總線去連接各個擴(kuò)展模塊，從而擴(kuò)展輸入輸出點(diǎn)數(shù)或運(yùn)動軸。
ECI2828系列運(yùn)動控制卡的應(yīng)用程序可以使用 VC,VB，VS，C++，C#等軟件來開發(fā)，程序運(yùn)行時需要動態(tài)庫 zmotion.dll。調(diào)試時可以把ZDevelop軟件同時連接到控制器，從而方便調(diào)試、方便觀察。
二C#語言運(yùn)動控制開發(fā)
（一）新建WinForm項(xiàng)目并添加函數(shù)庫
1.在VS2015菜單“文件”→“新建”→“項(xiàng)目”，啟動創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А?/p>
2.選擇開發(fā)語言為“Visual C#”和.NETframework 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，路徑如下(64位庫為例)：
1）進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“8.PC函數(shù)”文件夾，并點(diǎn)擊進(jìn)入。
2）選擇“函數(shù)庫2.1”文件夾。
3）選擇“Windows平臺”文件夾。
4）根據(jù)需要選擇對應(yīng)的函數(shù)庫這里選擇64位庫。
5）解壓C#的壓縮包,里面有C#對應(yīng)的函數(shù)庫。
6）函數(shù)庫具體路徑如下。
4.將廠商提供的C#的庫文件以及相關(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zaux.dll和zmotion.dll文件放入bindebug文件夾中。
5.用vs打開新建的項(xiàng)目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點(diǎn)擊顯示所有，然后鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊zmcaux.cs文件，點(diǎn)擊包括在項(xiàng)目中。
6.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。
至此項(xiàng)目新建完成，可進(jìn)行C#項(xiàng)目開發(fā)。
（二）查看PC函數(shù)手冊
1.PC函數(shù)手冊也在光盤資料里面，具體路徑如下：“光盤資料8.PC函數(shù)函數(shù)庫2.1Motion函數(shù)庫編程手冊 V2.1.pdf”。
2.PC編程，一般如果網(wǎng)口對控制器和工控機(jī)進(jìn)行鏈接。網(wǎng)口鏈接函數(shù)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(shí)現(xiàn)對控制器的控制。
ZAux_OpenEth()接口說明：
項(xiàng)目應(yīng)用截圖：
3.使用連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動相關(guān)的指令操作鏈接句柄“g_handle”，對控制器進(jìn)行連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動控制，連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動相關(guān)的指令如下。
ZAux_Direct_MoveAbs絕對直線插補(bǔ)運(yùn)動指令：
ZAux_Direct_Move相對直線插補(bǔ)運(yùn)動指令：
ZAux_Direct_MoveCirc2Abs三點(diǎn)定圓絕對圓弧插補(bǔ)指令：
ZAux_Direct_MoveCirc2三點(diǎn)定圓相對對圓弧插補(bǔ)指令：
ZAux_Direct_MHelical2Abs三點(diǎn)定圓絕對螺旋插補(bǔ)指令：
ZAux_Direct_MHelical2Abs三點(diǎn)定圓絕對螺旋插補(bǔ)指令：
ZAux_Direct_MHelical三點(diǎn)定圓相對螺旋插補(bǔ)指令：
ZAux_Direct_SetCornerMode前瞻模式設(shè)置指令:
ZAux_Direct_SetDecelAngle拐角減速減速角度設(shè)置指令：
ZAux_Direct_SetStopAngle拐角減速停止角度設(shè)置指令：
ZAux_Direct_SetFullSpRadius小圓限速限速半徑設(shè)置指令：
ZAux_Direct_SetZsmooth自動倒角倒角半徑設(shè)置指令：
緩沖區(qū)指令：
ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer獲取剩余緩沖區(qū)大小指令：
（三）C#進(jìn)行小線段前瞻連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動開發(fā)
1.小線段前瞻連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動控制人機(jī)交互界面如下。
2.CornerMode功能前瞻設(shè)置說明：
系統(tǒng)的速度前瞻功能，一方面可以對指令進(jìn)行整體規(guī)劃，即對各段速度進(jìn)行整體規(guī)劃，再配合指令段內(nèi)的加減速控制，可以使機(jī)床保持高速運(yùn)行提高效率，使負(fù)載運(yùn)動更加流暢，告別停停走走，系統(tǒng)通過Merge 速度融合功能實(shí)現(xiàn)；另一方面，再保證高速運(yùn)行基礎(chǔ)上為了限制機(jī)械沖擊和過切等，還需進(jìn)行減速識別，通過提前識別軌跡變化，從而按照安全的減速度提前減速，系統(tǒng)通過減速/停止融合功能、 抑制沖擊功能實(shí)現(xiàn)。整體來看，速度前瞻功能既可提升整機(jī)效率，也可減少沖擊增加柔性，降低零部件磨損，增加設(shè)備使用壽命。
1）拐角減速：
拐角減速功能解決的問題是：當(dāng)指令間夾角過大時，如果仍以較大速度運(yùn)行，會在夾角處產(chǎn)生較大的機(jī)械沖擊，軌跡偏離。
控制器會對指令間軌跡變化的夾角進(jìn)行提前識別，比較其與減速/停止角的大小關(guān)系，提前決定是否進(jìn)行減速，保證在指令連接處平穩(wěn)過渡。
如圖，OA過渡AB段位置時角度小于減速角度則，S1-S2段不進(jìn)行減速，AB過渡BC段時角度大于減速角度則進(jìn)行減速處理過渡過程如S2-S3段，BC過渡CD段角度大于停止角度速度需要降到零如S3-S4段位置處理。
2）小圓限速：
小圓限速功能用于處理，在運(yùn)行軌跡中可能運(yùn)行圓弧軌跡擬合成的小圓，由于角度偏轉(zhuǎn)較大導(dǎo)致出現(xiàn)軌跡偏轉(zhuǎn)，因此在這種位置需要進(jìn)行速度限制的處理。開啟小圓限速，小圓半徑超過限速半徑的時候不會對速度限制，小圓半徑小于限速半徑的時候則會開始對速度進(jìn)行限制。
如圖：
小圓半徑100，限速半徑50：
小圓半徑100，限速半徑150：
3）自動倒角：
自動倒角功能一般是用于拐角處按照一定的倒角半徑進(jìn)行軌跡的弧度化處理，使速度變化更平滑。如圖：
未倒角：
設(shè)置倒角后軌跡：
3.例程簡易流程圖。
4.在Form1的構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用接口ZAux_OpenEth（），使在系統(tǒng)初始化的時候自動鏈接控制器。
public Form1()
{
InitializeComponent();
//鏈接控制器
zmcaux.ZAux_OpenEth("192.168.0.11", out g_handle);
if (g_handle != (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("控制器鏈接成功!", "提示");
timer1.Enabled = true;
}
else
{
MessageBox.Show("控制器鏈接失敗，請檢測IP地址!", "警告");
}
}
5.通過定時器更新控制器軸狀態(tài)：當(dāng)前坐標(biāo)、外設(shè)信息等等。
//定時器刷新
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
int[] runstate = new int[4];
float[] curpos = new float[4];
int RemainBuffer = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
zmcaux.ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, i, ref runstate[i]);
zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, i, ref curpos[i]);
}
zmcaux.ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(g_handle, 0, ref RemainBuffer);
label_runstate.Text = "x:" + curpos[0] + " y:" + curpos[1] + " z:" + curpos[2] + " 剩余緩沖數(shù): " + RemainBuffer + Convert.ToString(runstate[0] == 0 ? " 運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)行" : " 運(yùn)行狀態(tài)：停止");
}
6.通過啟動按鈕的事件處理函數(shù)來設(shè)置軸參數(shù)以及前瞻參數(shù)并開始運(yùn)動。
//啟動
private void Button_start_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (g_handle == (IntPtr)0)
{
MessageBox.Show("未鏈接到控制器!", "提示");
}
else
{
int RemainBuffer = 0;
int CornerMode = 0;
int[] axislist = {0,1,2};
float[] poslist = { Convert.ToSingle(endpos1.Text), Convert.ToSingle(endpos2.Text), Convert.ToSingle(endpos3.Text)};
float[] midlist = { Convert.ToSingle(midpos1.Text), Convert.ToSingle(midpos2.Text), Convert.ToSingle(midpos3.Text) };
float[] firstlist = { Convert.ToSingle(firstpos1.Text), Convert.ToSingle(firstpos2.Text), Convert.ToSingle(firstpos3.Text) };
float[] seclist = { Convert.ToSingle(secpos1.Text), Convert.ToSingle(secpos2.Text), Convert.ToSingle(secpos3.Text) };
float[] thirdlist = { Convert.ToSingle(thirdpos1.Text), Convert.ToSingle(thirdpos2.Text), Convert.ToSingle(thirdpos3.Text) };
float[] fourlist = { Convert.ToSingle(fourpos1.Text), Convert.ToSingle(fourpos2.Text), Convert.ToSingle(fourpos3.Text) };
float[] fivelist = { Convert.ToSingle(fivepos1.Text), Convert.ToSingle(fivepos2.Text), Convert.ToSingle(fivepos3.Text) };
float[] sixlist = { Convert.ToSingle(sixpos1.Text), Convert.ToSingle(sixpos2.Text), Convert.ToSingle(sixpos3.Text) };
zmcaux.ZAux_Direct_base(g_handle, 3, axislist); //選擇運(yùn)動軸列表
zmcaux.ZAux_Direct_SetMerge(g_handle, axislist[0], 1);
//插補(bǔ)運(yùn)動使用的是主軸參數(shù)，及base的第一個軸
zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, axislist[0],Convert.ToSingle(textBox_speed.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_acc.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_dec.Text));
if (checkBox1.Checked == true)
CornerMode += 2;
if (checkBox2.Checked == true)
CornerMode += 8;
if (checkBox3.Checked == true)
CornerMode += 32;
//設(shè)置前瞻模式及對應(yīng)參數(shù)
zmcaux.ZAux_Direct_SetCornerMode(g_handle, axislist[0], CornerMode);
zmcaux.ZAux_Direct_SetDecelAngle(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_DecelAngle.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetStopAngle(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_StopAngle.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetFullSpRadius(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_SpRadius.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetZsmooth(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_ZSmooth.Text));
zmcaux.ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, axislist[0], Convert.ToSingle(textBox_speed.Text));
//觸發(fā)示波器
zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
if (run_mode == 1) //絕對
{
//判斷緩沖區(qū)，如果緩沖不夠則等待完成再加載指令
while (RemainBuffer < 50)
zmcaux.ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(g_handle, axislist[0], ref RemainBuffer);
switch (move_mode)
{
case 2: //XY圓弧
zmcaux.ZAux_Direct_MoveCirc2Abs(g_handle,2,axislist, midlist[0], midlist[1],poslist[0], poslist[1]);
break;
case 3: //XYZ直線
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, firstlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3,axislist, seclist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, thirdlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, fourlist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, fivelist);
zmcaux.ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle, 3, axislist, sixlist);
break;
case 4: //螺旋插補(bǔ)
zmcaux.ZAux_Direct_MHelical2Abs(g_handle, 3, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1], poslist[2], 0);
break;
default:
break;
}
}
else
{
switch (move_mode)
{
case 2:
zmcaux.ZAux_Direct_MoveCirc2(g_handle, 2, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1]);
break;
case 3:
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, firstlist);
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, seclist);
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, thirdlist);
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, fourlist);
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, fivelist);
zmcaux.ZAux_Direct_Move(g_handle, 3, axislist, sixlist);
break;
case 4:
zmcaux.ZAux_Direct_MHelical2(g_handle, 3, axislist, midlist[0], midlist[1], poslist[0], poslist[1], poslist[2], 0);
break;
default:
break;
}
}
}
}
7.通過坐標(biāo)清零按鈕的事件處理函數(shù)來重置當(dāng)前運(yùn)動坐標(biāo)位置。
（四）調(diào)試與監(jiān)控
編譯運(yùn)行例程，同時連接ZDevelop軟件進(jìn)行調(diào)試，對運(yùn)動控制的軸參數(shù)和運(yùn)動情況進(jìn)行監(jiān)控。
使用不同的前瞻模式以及參數(shù)會導(dǎo)致速度和運(yùn)行軌跡發(fā)生變化，如下面加工軌跡以及對應(yīng)的運(yùn)行軌跡以及速度曲線圖：
拐角減速開啟，運(yùn)動達(dá)到減速條件：
拐角減速關(guān)閉：
倒角未開啟：
倒角開啟，拐角位置圖形變平滑：
小圓半徑大于限速半徑，速度正常達(dá)到頂點(diǎn)：
小圓半徑小于限速半徑，速度受到限制：
本次，正運(yùn)動技術(shù)EtherCAT運(yùn)動控制卡小線段前瞻的連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動，就分享到這里。
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關(guān)于正運(yùn)動技術(shù)
正運(yùn)動技術(shù)專注于運(yùn)動控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)，主要產(chǎn)品有運(yùn)動控制器、運(yùn)動控制卡、視覺運(yùn)動控制一體機(jī)、人機(jī)界面以及擴(kuò)展模塊等。
正運(yùn)動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動控制核心技術(shù)和實(shí)時工控軟件平臺技術(shù)的企業(yè)。
