XPCIE1032H功能簡介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動控制卡，可選6-64軸運(yùn)動控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。XPCIE1032H集成了強(qiáng)大的運(yùn)動控制功能，結(jié)合MotionRT7運(yùn)動控制實時軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開發(fā)的非實時痛點(diǎn)，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板載16進(jìn)16出通用IO口，其中輸出口全部為高速輸出口，可配置為4路PWM輸出口或者16路高速PSO硬件比較輸出口。輸入口含有8路高速輸入口，可配置為4路高速色標(biāo)鎖存或兩路編碼器輸入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7實時內(nèi)核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內(nèi)交互，可以做到更快速的指令交互，單條指令與多條指令一次性交互時間可以達(dá)到3-5us左右。

?XPCIE1032H與MotionRT7實時內(nèi)核的配合具有以下優(yōu)勢：

1.支持多種上位機(jī)語言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫；

2.借助核內(nèi)交互，可以快速調(diào)用運(yùn)動指令，響應(yīng)時間快至微秒級，比傳統(tǒng)PCI/PCIe快10倍；

3.解決傳統(tǒng)PCI/PCIe運(yùn)動控制卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)的非實時性問題；

4.支持一維/二維/三維PSO（高速硬件位置比較輸出），適用于視覺飛拍、精密點(diǎn)膠和激光能量控制等應(yīng)用；

5.提供高速輸入接口，便于實現(xiàn)位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯(lián)動、混合插補(bǔ)。

?使用XPCIE1032H和MotionRT7進(jìn)行項目開發(fā)時，通常需要進(jìn)行以下步驟：

1.安裝驅(qū)動程序，識別XPCIE1032H；

2.打開并執(zhí)行文件“MotionRT710.exe”，配置參數(shù)和運(yùn)行運(yùn)動控制實時內(nèi)核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進(jìn)行參數(shù)監(jiān)控。連接時請使用PCI/LOCAL方式，并確保ZDevelop軟件版本在3.10以上；

4.完成控制程序開發(fā)，通過LOCAL鏈接方式連接到運(yùn)動控制卡，實現(xiàn)實時運(yùn)動控制。

?與傳統(tǒng)PCI/PCIe卡和PLC的測試數(shù)據(jù)結(jié)果對比：

平均值	C++ LOCAL	C# LOCAL	傳統(tǒng)PCI/PCIe卡接口交互	PLC網(wǎng)口通訊交互
1w次單條讀取交互周期	4.70us	5.3us	64us	500us-10ms
10w次單條讀取交互周期	3.90us	5.7us	65us	500us-10ms
1w次多條讀取交互周期	6.20us	8.85us	472us	500us-10ms
10w次多條讀取交互周期	5.50us	8.37us	471us	500us-10ms

我們可以從測試對比結(jié)果看出，XPCIE1032H運(yùn)動控制卡配合實時運(yùn)動控制內(nèi)核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內(nèi)交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩(wěn)定，當(dāng)測試數(shù)量從1w增加到10w時，單條指令交互時間與多條指令交互時間波動不大，非常適用于高速高精的應(yīng)用。

XPCIE1032H控制卡安裝

關(guān)閉計算機(jī)電源。

打開計算機(jī)機(jī)箱，選擇一條空閑的XPCIE卡槽，用螺絲刀卸下相應(yīng)的擋板條。

將運(yùn)動控制卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

XPCIE1032H驅(qū)動安裝與建立連接參考往期文章EtherCAT超高速實時運(yùn)動控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（一）：驅(qū)動安裝與建立連接。

一、C#語言進(jìn)行運(yùn)動控制項目開發(fā)

二、相關(guān)PC函數(shù)介紹

相關(guān)PC函數(shù)介紹詳情可參考“ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊 V2.1.1”。

1、控制器網(wǎng)口連接函數(shù)接口

2、硬件比較輸出函數(shù)接口

3、硬件定時器函數(shù)接口

在form設(shè)計界面找到需要用到的控件拖拽到窗體中進(jìn)行UI界面設(shè)計，效果如下。

三、位置同步輸出PSO介紹

PSO（position synchronized output）即位置同步輸出，本質(zhì)是通過采集實時的編碼器反饋位置(無編碼器可使用輸出的脈沖位置)與比較模式設(shè)定的位置進(jìn)行比較，控制OP高速同步輸出信號，PSO示意圖如下。

PSO一般與激光器(或點(diǎn)膠噴射閥等設(shè)備)同步輸出信號進(jìn)行相位同步，在運(yùn)動軌跡的所有階段以恒定的空間(或恒定時間)間隔觸發(fā)輸出開關(guān)，包括加速、減速和勻速段，從而實現(xiàn)脈沖能量均勻地作用在被加工物體上。

PSO功能的特點(diǎn)是能高速且穩(wěn)定的輸出信號，因為輸出精度足夠高，所以能夠在整個運(yùn)動軌跡中以固定的距離觸發(fā)輸出信號而不用考慮總體速度，即在直線部分以很快的速度運(yùn)動，而在圓角部分減速的同時也能保證輸出間距恒定。

通常圓角加工部分在整個加工過程中占有比較小的部分，這樣在保證加工效果的同時，就可以最大限度地提高產(chǎn)能。

正運(yùn)動的PSO功能調(diào)用ZAux_Direct_HwPswitch2函數(shù)接口實現(xiàn)，該函數(shù)采用硬件實現(xiàn)IO的高速比較輸出，故名硬件比較輸出。

四、位置同步輸出PSO模式介紹

1、單軸比較 -- 模式1

ZAux_Direct_HwPswitch2（ZMC_HANDLEhandle，intAxisnum,intMode，intOpnum，intOpstate，floatModePara1， floatModePara2，floatModePara3，floatModePara4 ）

（1）handle：控制器連接句柄；

（2）Axisnum：比較軸號；

（3）Mode：1-啟動比較器；

（4）Opnum：對應(yīng)的輸出口；

（5）Opstate：第一個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)；

（6）ModePara1：第一個比較點(diǎn)絕對坐標(biāo)所在TABLE寄存器編號；

（7）ModePara2：最后一個比較點(diǎn)絕對坐標(biāo)所在TABLE寄存器編號；

（8）ModePara3：第一個點(diǎn)判斷方向，0坐標(biāo)負(fù)向，1坐標(biāo)正向，-1不使用方向；

（9）ModePara4：模式1里面，該參數(shù)無意義，填0或其他任意值。

⊙該模式主要功能為：在Table寄存器里面設(shè)置好比較點(diǎn)，碰到設(shè)置好的單軸比較點(diǎn)之后，輸出口電平反轉(zhuǎn)。

該模式使用時需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（即設(shè)置table寄存器，點(diǎn)數(shù)量等），最后設(shè)置比較點(diǎn)運(yùn)動方向，啟動比較。緊接著驅(qū)動軸運(yùn)動即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0。設(shè)置4個比較點(diǎn)，比較點(diǎn)坐標(biāo)分別為：100，200，300，400。即當(dāng)軸運(yùn)動到100，200，300，400時，都會觸發(fā)電平變化。

示波器波形如圖所示：在100，200，300，400時會發(fā)生電平變化。

2、清除比較點(diǎn) -- 模式2

ZAux_Direct_HwPswitch2（ZMC_HANDLEhandle，intAxisnum，intMode，intOpnum，intOpstate，floatModePara1， floatModePara2，floatModePara3，floatModePara4）

（1）handle：控制器連接句柄；

（2）Axisnum：比較軸號；

（3）Mode：2-清除比較緩沖區(qū)；

（4）Opnum：對應(yīng)的輸出口；

（5）Opstate：模式2里面，該參數(shù)無意義，填0；

（6）ModePara1：模式2里面，該參數(shù)無意義，填0；

（7）ModePara2：模式2里面，該參數(shù)無意義，填0；

（8）ModePara3：模式2里面，該參數(shù)無意義，填0；

（9）ModePara4：模式2里面，該參數(shù)無意義，填0。

⊙說明：使用前需要調(diào)用此模式，清除可能沒有比較完成的數(shù)據(jù)。使用過程中也可以發(fā)送此命令，停止比較。

3、矢量比較方式 -- 模式3

ZAux_Direct_HwPswitch2（ZMC_HANDLEhandle，intAxisnum，intMode，intOpnum，intOpstate，floatModePara1， floatModePara2，floatModePara3，floatModePara4）

（1）handle：控制器連接句柄；

（2）Axisnum：比較軸號；

（3）Mode：3-啟動比較器；

（4）Opnum：對應(yīng)的輸出口；

（5）Opstate：第一個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)；

（6）ModePara1：第一個矢量距離比較點(diǎn)絕對坐標(biāo)所在TABLE寄存器編號；

（7）ModePara2：最后一個矢量距離比較點(diǎn)絕對坐標(biāo)所在TABLE寄存器編號；

（8）ModePara3：模式3里面，該參數(shù)無意義，填0或其他任意值；

（9）ModePara4：模式3里面，該參數(shù)無意義，填0或其他任意值。

⊙該模式主要功能為：在Table寄存器里面設(shè)置好比較點(diǎn)，碰到設(shè)置單軸矢量距離比較點(diǎn)之后，輸出口電平反轉(zhuǎn)。

該模式使用時需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（即設(shè)置table寄存器，點(diǎn)數(shù)量等），啟動比較。緊接著驅(qū)動軸運(yùn)動即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0。設(shè)置4個比較點(diǎn)，比較點(diǎn)坐標(biāo)分別為：100，200，300，400.即當(dāng)軸矢量距離運(yùn)動到100，200，300，400時，都會觸發(fā)電平變化。

示波器波形如圖所示：在100，200，300，400時會發(fā)生電平變化。

4、矢量比較，單個比較點(diǎn) -- 模式4

ZAux_Direct_HwPswitch2（ZMC_HANDLEhandle，intAxisnum，intMode，intOpnum，intOpstate，floatModePara1， floatModePara2，floatModePara3，floatModePara4）

（1）handle：控制器連接句柄；

（2）Axisnum：比較軸號；

（3）Mode：4-啟動比較器；

（4）Opnum：對應(yīng)的輸出口；

（5）Opstate：第一個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)；

（6）ModePara1：矢量距離比較點(diǎn)坐標(biāo)（當(dāng)前運(yùn)動距離）。

⊙該模式主要功能為：ModePara1參數(shù)設(shè)置好比較點(diǎn)之后，碰到設(shè)置單軸矢量距離比較點(diǎn)之后，OP 反轉(zhuǎn)，比較結(jié)束。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0。比較點(diǎn)為100。

示波器波形如圖所示：在100時會發(fā)生電平變化。

5、周期位置比較，有效距離輸出-- 模式5

ZAux_Direct_HwPswitch2（ZMC_HANDLEhandle，intAxisnum，intMode，intOpnum，intOpstate，floatModePara1， floatModePara2，floatModePara3，floatModePara4）

（1）handle：控制器連接句柄

（2）Axisnum：比較軸號

（3）Mode：5-啟動比較器

（4）Opnum：對應(yīng)的輸出口

（5）Opstate：第一個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)

（6）ModePara1：矢量距離比較點(diǎn)坐標(biāo)（當(dāng)前運(yùn)動距離）

（7）ModePara2：重復(fù)周期。即有效狀態(tài)個數(shù)

（8）ModePara3：周期距離.每隔一次有效狀態(tài)距離

（9）ModePara4：有效狀態(tài)距離（不能大于周期距離）

⊙該模式主要功能為：ModePara1參數(shù)設(shè)置好比較點(diǎn)之后，碰到設(shè)置單軸矢量距離比較點(diǎn)之后，輸出一斷設(shè)置好的周期距離脈沖。

該模式使用時需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（矢量距離比較點(diǎn)坐標(biāo)，當(dāng)前運(yùn)動距離），設(shè)置好周期距離，重復(fù)周期，有效狀態(tài)距離等。最后啟動比較。緊接著驅(qū)動軸運(yùn)動即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0。比較點(diǎn)為80，重復(fù)周期為5，周期距離為100，有效距離為20，即當(dāng)軸矢量距離運(yùn)動到80之后，每運(yùn)動100的距離，就會輸出設(shè)置好的周期位置脈沖。

示波器波形如圖所示：軸0與軸1，進(jìn)行300，400的插補(bǔ)運(yùn)動的時候，在矢量位置80，180，280，380，480時會輸出設(shè)置好的周期位置脈沖。

6、周期位置比較，周期時間輸出 -- 模式6

ZAux_Direct_HwPswitch2（ZMC_HANDLEhandle，intAxisnum，intMode，intOpnum，intOpstate，floatModePara1， floatModePara2，floatModePara3，floatModePara4）

（1）handle：控制器連接句柄；

（2）Axisnum：比較軸號；

（3）Mode：6-啟動比較器；

（4）Opnum：對應(yīng)的輸出口；

（5）Opstate：第一個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)；

（6）ModePara1：矢量距離比較點(diǎn)坐標(biāo)（當(dāng)前運(yùn)動距離）；

（7）ModePara2：重復(fù)周期。即有效狀態(tài)個數(shù)；

（8）ModePara3：周期距離.每隔一次這個距離輸出一次定時器；

（9）ModePara4：模式6里面，該參數(shù)無意義，填0或其他任意值。

⊙該模式主要功能為：ModePara1參數(shù)設(shè)置好比較點(diǎn)之后，碰到設(shè)置單軸矢量距離比較點(diǎn)之后，輸出一斷設(shè)置好的定時脈沖。

該模式使用時需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（矢量距離比較點(diǎn)坐標(biāo)，當(dāng)前運(yùn)動距離），設(shè)置好周期距離，重復(fù)周期，設(shè)置好硬件定時參數(shù)。最后啟動比較。緊接著驅(qū)動軸運(yùn)動即可。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0。比較點(diǎn)為50，重復(fù)周期為2，周期距離為100，周期時間為40，有效時間為20。即當(dāng)軸矢量距離運(yùn)動到50之后，每運(yùn)動100的距離，就會輸出一段設(shè)置好的定時脈沖。

示波器波形如圖所示：在50，150時會輸出一段設(shè)置好的定時脈沖。

7、獨(dú)立位置比較，周期時間輸出 -- 模式7

⊙該模式主要功能為：ModePara1參數(shù)設(shè)置好比較點(diǎn)之后，碰到設(shè)置單軸矢量距離比較點(diǎn)之后，輸出一斷設(shè)置好的定時脈沖。

該模式使用時需要指定高速輸出口，設(shè)置好首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)，設(shè)置比較軸，在設(shè)置比較點(diǎn)（矢量距離比較點(diǎn)坐標(biāo)，當(dāng)前運(yùn)動距離），設(shè)置好周期距離，重復(fù)周期，設(shè)置好硬件定時參數(shù)。最后啟動比較。緊接著驅(qū)動軸運(yùn)動即可。

這條指令在功能上與模式6類似但是在具體設(shè)置時會比模式6簡單，首先他可以直接在指令中設(shè)置HW_TIMER，另外可以動態(tài)修改HW_TIMER指令的相關(guān)參數(shù)。

如下圖設(shè)置：設(shè)置高速比較輸出口0，首個比較點(diǎn)的輸出狀態(tài)為1，設(shè)置比較軸為0。起始比較點(diǎn)為0，結(jié)束比較點(diǎn)為3，周期時間為150ms，脈沖個數(shù)為2，有效時間為100ms。即當(dāng)軸矢量距離運(yùn)動到50之后，每運(yùn)動100的距離，就會輸出一段設(shè)置好的定時脈沖.（注意并沒有打開HW_TIMER）。

示波器波形如圖所示：在50，100，150，200時會輸出一段設(shè)置好的定時脈沖。

本次，正運(yùn)動技術(shù)單軸PSO視覺飛拍與精準(zhǔn)輸出：EtherCAT超高速實時運(yùn)動控制卡XPCIE1032H上位機(jī)C#開發(fā)（七），就分享到這里。

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審核編輯 黃宇