今天，正運(yùn)動(dòng)小助手給大家分享一下強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750下PC上位機(jī)的EtherCAT總線(xiàn)初始化。

PC上位機(jī)EtherCAT總線(xiàn)的初始化方式主要分為兩種：純上位機(jī)初始化和下載BASIC腳本初始化。上節(jié)課程給大家講解了如何通過(guò)純上位機(jī)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)PC上位機(jī)EtherCAT總線(xiàn)初始化【詳情點(diǎn)擊→PC強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制(一):C#的EtherCAT總線(xiàn)初始化(上)】。

本文將詳細(xì)講解如何通過(guò)使用ZMotionTools工具配置得到的ZAR文件來(lái)進(jìn)行EtherCAT總線(xiàn)初始化。

這里所說(shuō)的EtherCAT總線(xiàn)初始化，是指正運(yùn)動(dòng)的控制器作為主站和EtherCAT的驅(qū)動(dòng)器等從站建立正常通訊，并把各個(gè)驅(qū)動(dòng)器映射到控制器的對(duì)應(yīng)軸上的過(guò)程。（默認(rèn)第一個(gè)驅(qū)動(dòng)器是0軸，第二個(gè)驅(qū)動(dòng)器是1軸，以此類(lèi)推）

1.脈沖步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器
脈沖步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器一般上電即可使能，把控制器對(duì)應(yīng)軸的軸類(lèi)型設(shè)置成1或者7，然后就可以發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令去控制了。

2.脈沖伺服驅(qū)動(dòng)器
脈沖伺服驅(qū)動(dòng)器的使能操作，通常是將控制器的輸出口連接至驅(qū)動(dòng)器對(duì)應(yīng)的使能口，再由控制器通過(guò)控制對(duì)應(yīng)輸出口的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖伺服驅(qū)動(dòng)器的使能；使能后把控制器對(duì)應(yīng)軸的軸類(lèi)型設(shè)置成4，然后就可以發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令去控制了。

3.總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器
總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)，需先由控制器執(zhí)行總線(xiàn)初始化程序后控制器和驅(qū)動(dòng)器通訊上，總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的使能可以通過(guò)ZAux_Direct_SetAxisEnable接口去控制，總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器跑位置模式時(shí)，軸類(lèi)型設(shè)置成65，就可以發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令去控制了。

一.全國(guó)產(chǎn)強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750

MotionRT750是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)首家自主自研的

x86架構(gòu)Windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)下獨(dú)占確定CPU的強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核。

該方案采用獨(dú)占確定CPU內(nèi)核技術(shù)實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)性能的強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。它將核心的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人算法、數(shù)控（CNC）及機(jī)器視覺(jué)等強(qiáng)實(shí)時(shí)的任務(wù)，集中運(yùn)行在1-2個(gè)專(zhuān)用CPU核上。與此同時(shí)，其余CPU核則專(zhuān)注于處理Windows/Linux相關(guān)的非實(shí)時(shí)任務(wù)。

此外集成MotionRT750 Runtime實(shí)時(shí)層與操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)層，并利用高速共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，顯著提升了運(yùn)動(dòng)控制與上層應(yīng)用間的通信效率及函數(shù)執(zhí)行速度，最終實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的智能裝備控制，確保了運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的絕對(duì)實(shí)時(shí)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適用于半導(dǎo)體、電子裝備等高速高精的應(yīng)用場(chǎng)合。

MotionRT750應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1.跨平臺(tái)兼容性：支持Windows/Linux系統(tǒng)，適配不同等級(jí)CPU。

2.開(kāi)發(fā)靈活性：提供多語(yǔ)言編程接口，便于二次開(kāi)發(fā)與功能定制。

3.實(shí)時(shí)性提升：通過(guò)CPU內(nèi)核獨(dú)占機(jī)制與高效LOCAL接口，實(shí)現(xiàn)2-3us指令交互周期，較傳統(tǒng)PCI/PCIe方案提速近20倍。

4.擴(kuò)展能力強(qiáng)化：多卡多EtherCAT通道架構(gòu)支持254軸運(yùn)動(dòng)控制及500us EtherCAT周期。

5.系統(tǒng)穩(wěn)定性：32軸125us EtherCAT冗余架構(gòu)消除單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，保障連續(xù)生產(chǎn)。

6.安全可靠性：不懼Windows系統(tǒng)崩潰影響，藍(lán)屏?xí)r仍可維持急停與安全停機(jī)功能有效，確保產(chǎn)線(xiàn)安全運(yùn)行。

7.功能擴(kuò)展性：實(shí)時(shí)內(nèi)核支持C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)，方便功能拓展與實(shí)時(shí)代碼提升效率。

MotionRT750視頻介紹可點(diǎn)擊→正運(yùn)動(dòng)強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750。

更多關(guān)于MotionRT750的詳情介紹與使用點(diǎn)擊→強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750(一)：驅(qū)動(dòng)安裝、內(nèi)核配置與使用。

二.C#語(yǔ)言進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)

1.在VS2019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(kāi)發(fā)語(yǔ)言為“C#”和Windows窗體應(yīng)用程序，點(diǎn)擊下一步。

3.配置好項(xiàng)目名稱(chēng)和位置，以及相應(yīng)框架，點(diǎn)擊創(chuàng)建。

4.找到廠(chǎng)家提供的光盤(pán)資料里面的C#函數(shù)庫(kù)，路徑如下（64位庫(kù)為例）。

進(jìn)入廠(chǎng)商提供的光盤(pán)資料，找到zauxdll.dll，zmotion.dll和Zmcaux.cs這三個(gè)庫(kù)文件。庫(kù)文件路徑：【00光盤(pán)資料】→【04PC函數(shù)】→【01PC函數(shù)庫(kù)V2.1】→【W(wǎng)indows平臺(tái)】→【C#】→【64位】→【庫(kù)文件】。

5.將廠(chǎng)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bindebug文件夾中。

（3）將Zmcaux.cs文件添加進(jìn)項(xiàng)目中。右鍵項(xiàng)目名稱(chēng)，選擇添加，再選擇現(xiàn)有項(xiàng)，選擇Zmcaux.cs文件。

6.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)代碼編輯界面，在文件開(kāi)頭寫(xiě)入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。

7.至此，項(xiàng)目新建完成，可進(jìn)行C#項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

三.PC函數(shù)介紹

PC函數(shù)手冊(cè)可在光盤(pán)資料獲取，具體路徑如下：“00光盤(pán)資料3編程手冊(cè)3ZMotion PC函數(shù)庫(kù)編程手冊(cè)”。

四.使用ZMotionTools工具配置并生成ZAR文件

在ZMotionToolsQT文件中找到使用手冊(cè)，參考《ZMotionTools使用手冊(cè).pdf》進(jìn)行調(diào)試工作，當(dāng)總線(xiàn)初始化正常且無(wú)差錯(cuò)，手動(dòng)調(diào)試和回零動(dòng)作均正常后，便可導(dǎo)出ZAR文件給上位機(jī)軟件工程師使用。

五.總線(xiàn)初始化的ZAR文件導(dǎo)出步驟

點(diǎn)擊【4_配置導(dǎo)入與保存】進(jìn)入保存界面，再點(diǎn)擊【配置更新到控制器】后，先瀏覽導(dǎo)出文件路徑(存儲(chǔ)文件路徑不要有中文)，再點(diǎn)擊【導(dǎo)出】，等待提示文件導(dǎo)出成功。

在導(dǎo)出的文件夾內(nèi)，還存在一個(gè)名為【ZmcEcatConfig】的子文件夾，其中的【ZmcEcatConfig.zar】文件即為我們工具導(dǎo)出的配置文件，上位機(jī)軟件工程師直接拷貝該ZAR文件使用即可。

六.C#項(xiàng)目如何使用配置工具導(dǎo)出ZAR文件進(jìn)行EtherCAT總線(xiàn)初始化

1.將ZmotionTools工具導(dǎo)出的ZAR文件放置在C#項(xiàng)目的ZAR文件目錄下，實(shí)際開(kāi)發(fā)項(xiàng)目時(shí)可根據(jù)需求自定義路徑。

2.上位機(jī)如何下載ZAR腳本進(jìn)行總線(xiàn)初始化，并等待總線(xiàn)初始化完成。

打包好的ZAR文件里面中有定義一個(gè)全局變量【EcatInitStatus】，這個(gè)變量對(duì)總線(xiàn)初始化的完成情況有如下如下定義：

?-1 — 未進(jìn)行

?0—初始化失敗

?1—初始化完成，初始化OK

?2—從站個(gè)數(shù)對(duì)不上（配置軟件設(shè)置【總線(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)】大于0后才生效）

?3—總線(xiàn)軸個(gè)數(shù)對(duì)不上（配置軟件設(shè)置【總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器軸數(shù)】大于0后才生效）

所以上位機(jī)可以通過(guò)【ZAux_Direct_GetVariableInt】去獲取ZAR文件里面定義的全局變量的數(shù)值來(lái)判斷總線(xiàn)初始化是否成功，當(dāng)然總線(xiàn)初始化是需要時(shí)間的。

我們一般把ZAR程序下載后，上位機(jī)通過(guò)While循環(huán)（可以設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間比如30秒）在超時(shí)時(shí)間內(nèi)每隔50ms就去獲取一次變量【EcatInitStatus】的值。

如果返回值不等于-1就說(shuō)明總線(xiàn)初始化腳本執(zhí)行結(jié)束了，然后根據(jù)返回值去判斷是否成功。如果返回值等于-1就需要一直獲取變量【EcatInitStatus】的值直到超過(guò)自己設(shè)置的超時(shí)時(shí)間就報(bào)警。

上位機(jī)具體代碼如下：

//選擇RAM模式下載ZAR文件到控制器進(jìn)行總線(xiàn)初始化
intret=zmcaux.ZAux_ZarDown(g_handle,filePaths[0],0);
//如果ZAR文件下載成功
if(0==ret)
{
//等待2秒后再去獲取總線(xiàn)初始化情況
Thread.Sleep(2000);
//設(shè)置while循環(huán)的超時(shí)時(shí)間是30s
intTime0ut=30000;
while(Time0ut>0)
{
//獲取總線(xiàn)初始化狀態(tài)的標(biāo)志位
ret=zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle,"EcatInitStatus",refEcatInitStatus);
if((ret==0)&&(-1!=EcatInitStatus))
{
if(0==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)初始化失敗");
}
elseif(1==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)初始化成功");
}
elseif(2==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)掃描，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和設(shè)置的不對(duì)應(yīng)");
}
elseif(3==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)掃描，發(fā)現(xiàn)總線(xiàn)軸個(gè)數(shù)和設(shè)置的不對(duì)應(yīng)");
}
break;
}
//超時(shí)時(shí)間減100ms
Thread.Sleep(100);
Time0ut=Time0ut-100;
}
}

3.上位機(jī)如何實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)通訊的軟復(fù)位。

在ZAR腳本中存在一個(gè)死循環(huán)，當(dāng)檢測(cè)到總線(xiàn)初始化的狀態(tài)標(biāo)志位不為1時(shí)，會(huì)重新執(zhí)行總線(xiàn)初始化程序。因此，若驅(qū)動(dòng)器中途斷電導(dǎo)致總線(xiàn)通訊中斷，需重新進(jìn)行總線(xiàn)初始化時(shí)，上位機(jī)通過(guò)【ZAux_Direct_SetUserVar】指令將總線(xiàn)初始化腳本變量【EcatInitStatus】設(shè)置為-1即可。

上位機(jī)具體代碼如下：

//重新進(jìn)行總線(xiàn)初始化
intErr=zmcaux.ZAux_Direct_SetUserVar(g_handle,"EcatInitStatus",-1);
//如果重新總線(xiàn)初始化的指令下發(fā)成功
if(0==Err)
{
Thread.Sleep(2000);
//等待2秒后再去獲取總線(xiàn)初始化情況
intTimeOut=30000;
//設(shè)置while循環(huán)的超時(shí)時(shí)間是30s
intEcatInitStatus=-1;
//總線(xiàn)初始化狀態(tài)
while(TimeOut>0)
{
//獲取總線(xiàn)初始化狀態(tài)的標(biāo)志位
Err=zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle,"EcatInitStatus",refEcatInitStatus);
if((Err==0)&&(-1!=EcatInitStatus))
{
if(0==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)初始化失敗");
}
elseif(1==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)初始化成功");
}
elseif(2==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)掃描，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和設(shè)置的不對(duì)應(yīng)");
}
elseif(3==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線(xiàn)掃描，發(fā)現(xiàn)總線(xiàn)軸個(gè)數(shù)和設(shè)置的不對(duì)應(yīng)");
}
break;
}
//超時(shí)時(shí)間減100ms
Thread.Sleep(100);
TimeOut=TimeOut-100;
}
}

4.上位機(jī)驅(qū)動(dòng)器報(bào)警如何清除報(bào)警。

如果總線(xiàn)軸的軸狀態(tài)AxisStatus的bit3為1并且bit2為0的話(huà)，就是總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器有報(bào)警并且總線(xiàn)通訊是沒(méi)有斷開(kāi)的，比如AxisStatus是8h這個(gè)情況。這個(gè)時(shí)候我們上位機(jī)可以發(fā)送驅(qū)動(dòng)器報(bào)警清除進(jìn)行報(bào)警清除。

上位機(jī)具體代碼如下：

//報(bào)警的軸號(hào)
uintAlmAxisId=0;
//清除軸AlmAxisId驅(qū)動(dòng)器的當(dāng)前報(bào)警
intErr=zmcaux.ZAux_BusCmd_DriveClear(g_handle,AlmAxisId,0);
//等待比較清除完成
Thread.Sleep(500);
Err=zmcaux.ZAux_Direct_Single_Datum(g_handle,(int)AlmAxisId,0);//清除控制器報(bào)警
Err=zmcaux.ZAux_Direct_SetAxisEnable(g_handle,(int)AlmAxisId,1);//對(duì)報(bào)警的軸重新上使能

5.例程使用。

選擇LOCAL連接方式并點(diǎn)擊【連接】。待彈出連接成功提示框后，點(diǎn)擊【總線(xiàn)掃描】；若初始化成功，相關(guān)節(jié)點(diǎn)信息將顯示在表格中，命令與輸出窗口也會(huì)同步呈現(xiàn)相應(yīng)提示。

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審核編輯 黃宇