XPCIE1032H功能簡介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運動控制卡，可選6-64軸運動控制，支持多路高速數字輸入輸出，可輕松實現多軸同步控制和高速數據傳輸。

XPCIE1032H集成了強大的運動控制功能，結合MotionRT7運動控制實時軟核，解決了高速高精應用中，PC Windows開發的非實時痛點，指令交互速度比傳統的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板載16進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路高速色標鎖存或兩路編碼器輸入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7實時內核，使用本地LOCAL接口連接，通過高速的核內交互，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到3-5us左右。

?XPCIE1032H與MotionRT7實時內核的配合具有以下優勢：

1.支持多種上位機語言開發，所有系列產品均可調用同一套API函數庫；

2.借助核內交互，可以快速調用運動指令，響應時間快至微秒級，比傳統PCI/PCIe快10倍；

3.解決傳統PCI/PCIe運動控制卡在Windows環境下控制系統的非實時性問題；

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、精密點膠和激光能量控制等應用；

5.提供高速輸入接口，便于實現位置鎖存；

6.支持EtherCAT總線和脈沖輸出混合聯動、混合插補。

?使用XPCIE1032H和MotionRT7進行項目開發時，通常需要進行以下步驟：

1.安裝驅動程序，識別XPCIE1032H；

2.打開并執行文件“MotionRT710.exe”，配置參數和運行運動控制實時內核；

3.使用ZDevelop軟件連接到控制器，進行參數監控。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，通過LOCAL鏈接方式連接到運動控制卡，實現實時運動控制。

?與傳統PCI/PCIe卡和PLC的測試數據結果對比：

我們可以從測試對比結果看出，XPCIE1032H運動控制卡配合實時運動控制內核MotionRT7，在LOCAL鏈接（核內交互）的方式下，指令交互的效率是非常穩定，當測試數量從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用。

XPCIE1032H控制卡安裝

關閉計算機電源。

打開計算機機箱，選擇一條空閑的XPCIE卡槽，用螺絲刀卸下相應的擋板條。

將運動控制卡插入該槽，擰緊擋板條上的固定螺絲。

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

一、C#語言進行運動控制項目開發

二、PC函數介紹

相關PC函數介紹詳情可參考“ZMotion PC函數庫編程手冊 V2.1.1”。

1、控制器網口連接函數接口說明

2、多條相對PT運動接口說明

3、多條絕對PT運動接口說明

4、多條相對PVT運動接口說明

5、多條絕對PVT運動接口說明

6、示波器觸發函數接口說明

7、設置軸的規劃位置函數接口說明

三、PT/PVT運動介紹

1.PV運動說明

（1）PT運動：在一段時間內驅動電機運動設置的距離。一般是PC每個周期計算好對應的坐標，然后傳給控制器。

（2）PT算法：在用戶定義的”位置和時間”點之間，PT算法計算出一個合適的速度曲線。PT算法保證控制卡的軌跡計算符合每一個已知的點和時間。分段速度簡單的由位置和時間的差分計算出來。

（3）PT模式算法適用的場景：PT算法對于近距離的點位運動或者低速度的運動很合適。它是非常簡單的算法，需要很少的計算量，因此計算速度很快。在低性能的運動系統中很受歡迎。但如果點之間間隔太大，那么運動將會很粗糙，因為每一段的加速度將會顯得不連續。每個點之間的加速度是瞬時的。最好保證點的跨距在幾個采樣點之間。

（4）PT運動的PC函數庫接口：

A.相對PT運動：ZAux_Direct_MultiMovePt(鏈接句柄，填寫的運動數量，參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。

B.絕對PT運動：ZAux_Direct_MultiMovePtAbs(鏈接句柄，填寫的運動數量， 參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。

2.PVT運動說明

（1）PVT運動：在一段時間內驅動電機運動設置的距離，帶速度規劃，可以指定結束速度，小段內速度會自動根據前面的速度與結束速度來自動規劃，盡可能連續。一般是PC每個周期計算好對應的坐標，然后傳給控制器。

（2）PVT算法：在用戶定義的“位置/速度/時間”點之間，PVT算法計算出合適的Jerk參數（加加速度，非恒定加速度）。這個算法保證軌跡計算合符每個已知點的位置、速度和時間。

（3）PVT模式算法適用的場景：PVT算法對于平滑軌跡和軌跡跟蹤非常有效。位置軌跡點可以間隔很近，也可以間隔很大。

例如：對于復雜的路徑，點位需要間隔很近；對于簡單的路徑，點位可以間隔很大。PVT可以手動指定點位置，但最困難的是確定每個點的合適速度值。

（4）PVT運動的PC函數庫接口：

A.相對PVT運動：ZAux_Direct_MultiMovePvt(鏈接句柄，填寫的運動數量， 參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。

B.絕對PVT運動：ZAux_Direct_MultiMovePvtAbs(鏈接句柄，寫的運動數量，參與運動總軸數，軸號列表，Ticks時間列表，運動距離列表)。

3.PV/PVT運動重點說明

（1）在一段時間內驅動電機運動設置的距離。

（2）PT運動時的加速度、速度和減速度都是根據所設置的時間以及位置所規劃的。（3）一般是PC每個周期計算好對應的坐標，然后傳給控制器。（4）運動時的速度=(運動距離/時間長度)*1000 units/ms。（5）不要在極短時間運動大距離，脈沖頻率會過高，電機堵轉，可以分解成小段，重復發送。

注意：使用PT/PVT指令時，需記得配置快減減速度或者減速度，否則遇到異常，使用停止運動指令將不會停止。

四、例程說明

1.C#例程界面如下。

2.例程簡易流程圖如下。

3.要想通過上位機操控控制器，就必須先鏈接控制器。例如通過LOCAL鏈接方式的鏈接按鈕的消息響應函數來鏈接控制器。

private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (g_handle == (IntPtr)0)
   {
       C_Close_Card_Click(sender, e);
   }
   zmcaux.ZAux_FastOpen(5, comboBox1.Text, 1000, out g_handle);
   if (g_handle != (IntPtr)0)
   {
       this.Text = "已鏈接";
       timer1.Enabled = true;
       C_Move_Axis_TextChanged();
   }
   else
   {
       MessageBox.Show("鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！");
   }
}

鏈接成功后，例程左上角會顯示已鏈接。如果鏈接失敗，還彈出“鏈接失敗，請選擇正確的LOCAL！”的彈窗。

4.軸參數寫入。鏈接成功后，會調用自定義的軸參數寫入函數。

private void C_Move_Axis_TextChanged()
{
   float DposValue = 0;
   float MposValue = 0;
   int AType = 1; //設置軸的類型
   int UnitValue = 100; //設置脈沖當量的值
   int ret = 0;
   for (int i = 0; i < 4; i++)
   {
       ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, i, AType); //設置軸的類型
       ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, i, UnitValue); //設置軸的脈沖當量
       ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetFastDec(g_handle, i, 10000); //設置快減減速度
       ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, i, DposValue); //軸Dpos 清 0
       ret += zmcaux.ZAux_Direct_SetMpos(g_handle, i, MposValue); //軸MPOS 清 0
   }
}

五、PT運動參數設置及運行效果

1.PT運動（未規劃速度和軌跡）

PT運動一般配合三角函數使用，如果直接使用PT運動，運動曲線和速度曲線會很不平滑。

（1）輸入PT運動參數，并選擇相對PT運動還是絕對PT運動。

（2）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開Zdevelop的示波器，把示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。

（3）啟動PT運動。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PT運動的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PT運動軌跡如下圖所示。

相對PT運動 絕對PT運動

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
   uint[] Tims=new uint[4];//相對絕對 PT 運動時間規劃
   float[] DposList=new float[16];//相對 PT 運動距離規劃
   int[] iaxis = new int[4];//軸列表
   int i;
   Tims[0] = Convert.ToUInt32(textBox9.Text);
   Tims[1] = Convert.ToUInt32(textBox13.Text);
   Tims[2] = Convert.ToUInt32(textBox12.Text);
   Tims[3] = Convert.ToUInt32(textBox63.Text);
   iaxis[0] = 0;
   iaxis[1] = 1;
   iaxis[2] = 2;
   iaxis[3] = 3;
   DposList[0] = Convert.ToInt32(textBox10.Text);
   DposList[1] = Convert.ToInt32(textBox15.Text);
   DposList[2] = Convert.ToInt32(textBox18.Text);
   DposList[3] = Convert.ToInt32(textBox21.Text);
   DposList[4] = Convert.ToInt32(textBox14.Text);
   DposList[5] = Convert.ToInt32(textBox16.Text);
   DposList[6] = Convert.ToInt32(textBox19.Text);
   DposList[7] = Convert.ToInt32(textBox22.Text);
   DposList[8] = Convert.ToInt32(textBox11.Text);
   DposList[9] = Convert.ToInt32(textBox17.Text);
   DposList[10] = Convert.ToInt32(textBox20.Text);
   DposList[11] = Convert.ToInt32(textBox23.Text);
   DposList[12] = Convert.ToInt32(textBox64.Text);
   DposList[13] = Convert.ToInt32(textBox62.Text);
   DposList[14] = Convert.ToInt32(textBox61.Text);
   DposList[15] = Convert.ToInt32(textBox60.Text);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 0, 0);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 1, 0);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 2, 0);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 3, 0);
   zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
   if (radioButton9.Checked == true)
   {
       zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePt(g_handle, 4, 4, iaxis, Tims, DposList);
   }
   else if (radioButton10.Checked == true)
   {
       zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePtAbs(g_handle, 4, 4, iaxis, Tims, DposList);
   }              
}

2、PT運動（余弦函數）

因為直接使用PT運動的運動曲線和速度曲線很不平滑，所以在PT運動一般配合三角函數使用。這里用余弦函數作例子。

（1）PT運動（余弦函數）參數說明。

運動距離：A * COS（ωx + ψ）+C

A：代表振幅，決定了曲線的峰值和谷值

ω：代表角頻率，它影響了曲線的周期性，周期T = 2π/ω。

ψ：代表相位角，可以理解為曲線的水平偏移量。

C：代表常數項，會對整個曲線產生上下平移。

（2）輸入PT運動（余弦函數）參數并選擇運動軸。

（3）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開ZDevelop示波器窗口，把示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。

（4）啟動PT運動（余弦函數）。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PT運動（余弦函數）的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PT運動（余弦函數）軌跡如下圖。

注意：雖然示波器上運動曲線的起點是100，但是實際上軸是從零的位置開始運動的，這是為了讓運動曲線和速度曲線的關系更直改，所以把運動曲線的起點設置為峰值。

（5）通過對比PT運動（未規劃速度和軌跡）和PT運動（余弦函數）的運動曲線和速度曲線，會發現PT運動（未規劃速度和軌跡）的運動曲線和速度曲線更尖銳，PT運動（余弦函數）的運動曲線和速度曲線更平滑。

PT運動（余弦函數） PT運動（未規劃速度和軌跡）

private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (radioButton1.Checked == true)
   {
       nAxis = 0;
   }
   else if(radioButton4.Checked == true)
   {
       nAxis = 1;
   }
   else if (radioButton2.Checked == true)
   {
       nAxis = 2;
   }
   else if (radioButton3.Checked == true)
   {
       nAxis = 3;
   }
   uint[] Tims = new uint[1];//絕對 PT 運動時間規劃
   float[] DposList = new float[1]; //絕對 PT 運動距離規劃
   int[] iaxis = new int[1];
   double x = 0;
   double A = Convert.ToDouble(textBox80.Text);
   double ω = Convert.ToDouble(textBox78.Text) * Math.PI;
   double ψ = Convert.ToDouble(textBox79.Text);
   double C = Convert.ToDouble(textBox77.Text);
   Tims[0] = 10;
   iaxis[0] = nAxis;
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, nAxis, (float)(A * Math.Cos(ω * x + ψ) + C));
   zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
   while (true)
   {
       //x = A * COS（ωx + ψ）+C
       DposList[0] = (float)(A * Math.Cos(ω * x + ψ) + C);
       zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePtAbs(g_handle, 1, 1, iaxis, Tims, DposList);
       x = x + 0.01;   //x的增加的數量是運動時間除以1000，運動時間改變時，x的增加的數量也要跟著改變
       if (x > (2 * Math.PI / Math.Abs(ω)))
       {
           break;
       }
   }
}

六、PVT運動參數設置及運行效果

1.PVT運動（未規劃速度與軌跡）

PVT運動一般配合三角函數使用，如果直接使用PVT運動，運動曲線和速度曲線會很不平滑。

（1）輸入PVT運動參數，并選擇相對PVT運動還是絕對PVT運動。

（2）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開ZDevelop示波器窗口，把示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。

（3）啟動PVT運動。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PVT運動的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PVT運動軌跡如下圖。

相對PVT運動 絕對PVT運動

private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
{
   uint[] Tims=new uint[4];//相對絕對 PT 運動時間規劃
   float[] DposList=new float[16];//相對 PT 運動距離規劃
   float[] Speediist = new float[16];//相對 PT 運動速度規劃
   int[] iaxis = new int[4];//軸列表
   int ret = 0;
   Tims[0] = Convert.ToUInt32(textBox9.Text);
   Tims[1] = Convert.ToUInt32(textBox13.Text);
   Tims[2] = Convert.ToUInt32(textBox12.Text);
   Tims[3] = Convert.ToUInt32(textBox63.Text);
   iaxis[0] = 0;
   iaxis[1] = 1;
   iaxis[2] = 2;
   iaxis[3] = 3;
   DposList[0] = Convert.ToInt32(textBox10.Text);
   DposList[1] = Convert.ToInt32(textBox15.Text);
   DposList[2] = Convert.ToInt32(textBox18.Text);
   DposList[3] = Convert.ToInt32(textBox21.Text);
   DposList[4] = Convert.ToInt32(textBox14.Text);
   DposList[5] = Convert.ToInt32(textBox16.Text);
   DposList[6] = Convert.ToInt32(textBox19.Text);
   DposList[7] = Convert.ToInt32(textBox22.Text);
   DposList[8] = Convert.ToInt32(textBox11.Text);
   DposList[9] = Convert.ToInt32(textBox17.Text);
   DposList[10] = Convert.ToInt32(textBox20.Text);
   DposList[11] = Convert.ToInt32(textBox23.Text);
   DposList[12] = Convert.ToInt32(textBox64.Text);
   DposList[13] = Convert.ToInt32(textBox62.Text);
   DposList[14] = Convert.ToInt32(textBox61.Text);
   DposList[15] = Convert.ToInt32(textBox60.Text);
   Speediist [0] = Convert.ToInt32(textBox10.Text);
   Speediist [1] = Convert.ToInt32(textBox15.Text);
   Speediist [2] = Convert.ToInt32(textBox18.Text);
   Speediist [3] = Convert.ToInt32(textBox21.Text);
   Speediist [4] = Convert.ToInt32(textBox14.Text);
   Speediist [5] = Convert.ToInt32(textBox16.Text);
   Speediist [6] = Convert.ToInt32(textBox19.Text);
   Speediist [7] = Convert.ToInt32(textBox22.Text);
   Speediist [8] = Convert.ToInt32(textBox11.Text);
   Speediist [9] = Convert.ToInt32(textBox17.Text);
   Speediist [10] = Convert.ToInt32(textBox20.Text);
   Speediist [11] = Convert.ToInt32(textBox23.Text);
   Speediist [12] = Convert.ToInt32(textBox64.Text);
   Speediist [13] = Convert.ToInt32(textBox62.Text);
   Speediist [14] = Convert.ToInt32(textBox61.Text);
   Speediist [15] = Convert.ToInt32(textBox60.Text);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 0, 0);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 1, 0);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 2, 0);
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, 3, 0);
   zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
   if (radioButton11.Checked == true)
   {
       zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePvt(g_handle,4,4,iaxis,Tims,DposList,Speediist);
   }
   else if (radioButton12.Checked == true)
   {
       zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePvtAbs(g_handle,4,4,iaxis,Tims,DposList,Speediist);
   }            
}

2.PVT運動（余弦函數）

PT運動跟PVT運動的區別在于多了個運動結束速度的參數，所以只要用運動的實時速度作為運動的結束速度，那PVT運動（余弦函數）跟PT運動（余弦函數）的運動曲線就是一樣的了。運動的實時速度可以由運動距離求導得出。

（1）PVT運動（余弦函數）參數說明。

運動距離：A * COS（ωx + ψ）+C

運動結束速度：-A*ω*SIN（ωx+ψ）

A：代表振幅，決定了曲線的峰值和谷值

ω：代表角頻率，它影響了曲線的周期性，周期T = 2π/ω。

ψ：代表相位角，可以理解為曲線的水平偏移量。

C：代表常數項，會對整個曲線產生上下平移。

（2）輸入PVT運動參數并選擇運動軸。

（3）把ZDevelop軟件LOCAl連接到控制卡，打開ZDevelop示波器窗口，將示波器的通道數設置為8，按下圖設置示波參數后，啟動示波器。

（4）啟動PT運動（余弦函數）。因為添加了PC函數庫中的示波器觸發函數，點擊PT運動的啟動按鈕后，示波器會被觸發，PVT運動軌跡如下圖。

注意：雖然示波器上運動曲線的起點是200，但是實際上軸是從零的位置開始運動的，這是為了讓運動曲線和速度曲線的關系更直改，所以把運動曲線的起點設置為峰值。

（5）通過對比PVT運動（只規劃軌跡，未規劃速度）和PVT運動（余弦函數）的速度曲線，會發現PVT運動（只規劃軌跡，未規劃速度）的速度曲線波動很大，好像有5條速度曲線一樣，PVT運動（余弦函數）的速度曲線就很正常。

PVT運動（余弦函數） PVT運動（只規劃軌跡，未規劃速度）

private void button9_Click(object sender, EventArgs e)
{
   if (radioButton5.Checked == true)
   {
       nAxis1 = 0;
   }
   else if (radioButton8.Checked == true)
   {
       nAxis1 = 1;
   }
   else if (radioButton6.Checked == true)
   {
       nAxis1 = 2;
   }
   else if (radioButton7.Checked == true)
   {
       nAxis1 = 3;
   }
   uint[] Tims = new uint[1];//絕對 PT 運動時間規劃
   float[] DposList = new float[1]; //絕對 PT 運動距離規劃
   float[] Speediist = new float[1];//絕對 PT 運動速度規劃
   int[] iaxis = new int[1];
   double x = 0;
   double A = Convert.ToDouble(textBox96.Text);
   double ω = Convert.ToDouble(textBox94.Text) * Math.PI;
   double ψ = Convert.ToDouble(textBox95.Text);
   double C = Convert.ToDouble(textBox93.Text);
   Tims[0] = 10;
   iaxis[0] = nAxis1;
   zmcaux.ZAux_Direct_SetDpos(g_handle, nAxis, (float)(A * Math.Cos(ω*x + ψ)+C));
   zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle);
   while (true)
   {
       //x = A * COS（ωx + ψ）+C
       DposList[0] = (float)(A * Math.Cos(ω * x + ψ) + C);
       Speediist[0]= (float)(-A * ω * Math.Sin(ω*x+ ψ));
       zmcaux.ZAux_Direct_MultiMovePvtAbs(g_handle, 1, 1, iaxis, Tims, DposList, Speediist);
       x = x + 0.01;   //x的增加的數量是運動時間除以1000，運動時間改變時，x的增加的數量也要跟著改變
       if (x > (2 * Math.PI / Math.Abs(ω)))
       {
           break;
       }
   }
}

本次，正運動技術PV/PVT運動模式介紹：EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H上位機C#開發（十一），就分享到這里。

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審核編輯 黃宇