今天，正運動小助手給大家分享一下強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750下PC上位機的EtherCAT總線初始化。

PC上位機EtherCAT總線的初始化方式主要分為兩種：純上位機初始化和下載BASIC腳本初始化。上節(jié)課程給大家講解了如何通過純上位機的方法來實現(xiàn)PC上位機EtherCAT總線初始化【詳情點擊→PC強實時運動控制(一):C#的EtherCAT總線初始化(上)】。

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

這里所說的EtherCAT總線初始化，是指正運動的控制器作為主站和EtherCAT的驅(qū)動器等從站建立正常通訊，并把各個驅(qū)動器映射到控制器的對應(yīng)軸上的過程。（默認(rèn)第一個驅(qū)動器是0軸，第二個驅(qū)動器是1軸，以此類推）

1.脈沖步進(jìn)驅(qū)動器
脈沖步進(jìn)驅(qū)動器一般上電即可使能，把控制器對應(yīng)軸的軸類型設(shè)置成1或者7，然后就可以發(fā)送運動指令去控制了。

2.脈沖伺服驅(qū)動器
脈沖伺服驅(qū)動器的使能操作，通常是將控制器的輸出口連接至驅(qū)動器對應(yīng)的使能口，再由控制器通過控制對應(yīng)輸出口的開關(guān)狀態(tài)來實現(xiàn)脈沖伺服驅(qū)動器的使能；使能后把控制器對應(yīng)軸的軸類型設(shè)置成4，然后就可以發(fā)送運動指令去控制了。

3.總線驅(qū)動器
總線驅(qū)動器相對復(fù)雜一點，需先由控制器執(zhí)行總線初始化程序后控制器和驅(qū)動器通訊上，總線驅(qū)動器的使能可以通過ZAux_Direct_SetAxisEnable接口去控制，總線驅(qū)動器跑位置模式時，軸類型設(shè)置成65，就可以發(fā)送運動指令去控制了。

一.全國產(chǎn)強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750

MotionRT750是正運動技術(shù)首家自主自研的

x86架構(gòu)Windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)下獨占確定CPU的強實時運動控制內(nèi)核。

該方案采用獨占確定CPU內(nèi)核技術(shù)實現(xiàn)超強性能的強實時運動控制。它將核心的運動控制、機器人算法、數(shù)控（CNC）及機器視覺等強實時的任務(wù)，集中運行在1-2個專用CPU核上。與此同時，其余CPU核則專注于處理Windows/Linux相關(guān)的非實時任務(wù)。

此外集成MotionRT750 Runtime實時層與操作系統(tǒng)非實時層，并利用高速共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，顯著提升了運動控制與上層應(yīng)用間的通信效率及函數(shù)執(zhí)行速度，最終實現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的智能裝備控制，確保了運動控制任務(wù)的絕對實時性與系統(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)用場合。

MotionRT750應(yīng)用優(yōu)勢：

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

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

3.實時性提升：通過CPU內(nèi)核獨占機制與高效LOCAL接口，實現(xiàn)2-3us指令交互周期，較傳統(tǒng)PCI/PCIe方案提速近20倍。

4.擴展能力強化：多卡多EtherCAT通道架構(gòu)支持254軸運動控制及500us EtherCAT周期。

5.系統(tǒng)穩(wěn)定性：32軸125us EtherCAT冗余架構(gòu)消除單點故障風(fēng)險，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功能有效，確保產(chǎn)線安全運行。

7.功能擴展性：實時內(nèi)核支持C語言程序開發(fā)，方便功能拓展與實時代碼提升效率。

MotionRT750視頻介紹可點擊→正運動強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750。

更多關(guān)于MotionRT750的詳情介紹與使用點擊→強實時運動控制內(nèi)核MotionRT750(一)：驅(qū)動安裝、內(nèi)核配置與使用。

二.C#語言進(jìn)行項目開發(fā)

1.在VS2019菜單“文件”→“新建”→“項目”，啟動創(chuàng)建項目向?qū)А?/p>

2.選擇開發(fā)語言為“C#”和Windows窗體應(yīng)用程序，點擊下一步。

3.配置好項目名稱和位置，以及相應(yīng)框架，點擊創(chuàng)建。

4.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）。

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

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

（1）將zmcaux.cs文件復(fù)制到新建的項目里面中。

（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)項目中。右鍵項目名稱，選擇添加，再選擇現(xiàn)有項，選擇Zmcaux.cs文件。

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

7.至此，項目新建完成，可進(jìn)行C#項目開發(fā)。

三.PC函數(shù)介紹

PC函數(shù)手冊可在光盤資料獲取，具體路徑如下：“00光盤資料3編程手冊3ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊”。

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，參考《ZMotionTools使用手冊.pdf》進(jìn)行調(diào)試工作，當(dāng)總線初始化正常且無差錯，手動調(diào)試和回零動作均正常后，便可導(dǎo)出ZAR文件給上位機軟件工程師使用。

五.總線初始化的ZAR文件導(dǎo)出步驟

點擊【4_配置導(dǎo)入與保存】進(jìn)入保存界面，再點擊【配置更新到控制器】后，先瀏覽導(dǎo)出文件路徑(存儲文件路徑不要有中文)，再點擊【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，上位機軟件工程師直接拷貝該ZAR文件使用即可。

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

1.將ZmotionTools工具導(dǎo)出的ZAR文件放置在C#項目的ZAR文件目錄下，實際開發(fā)項目時可根據(jù)需求自定義路徑。

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

打包好的ZAR文件里面中有定義一個全局變量【EcatInitStatus】，這個變量對總線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—從站個數(shù)對不上（配置軟件設(shè)置【總線節(jié)點數(shù)】大于0后才生效）

?3—總線軸個數(shù)對不上（配置軟件設(shè)置【總線驅(qū)動器軸數(shù)】大于0后才生效）

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

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

如果返回值不等于-1就說明總線初始化腳本執(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】的值直到超過自己設(shè)置的超時時間就報警。

上位機具體代碼如下：

//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秒后再去獲取總線初始化情況
Thread.Sleep(2000);
//設(shè)置while循環(huán)的超時時間是30s
intTime0ut=30000;
while(Time0ut>0)
{
//獲取總線初始化狀態(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("總線初始化失敗");
}
elseif(1==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線初始化成功");
}
elseif(2==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線掃描，發(fā)現(xiàn)節(jié)點個數(shù)和設(shè)置的不對應(yīng)");
}
elseif(3==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線掃描，發(fā)現(xiàn)總線軸個數(shù)和設(shè)置的不對應(yīng)");
}
break;
}
//超時時間減100ms
Thread.Sleep(100);
Time0ut=Time0ut-100;
}
}

3.上位機如何實現(xiàn)總線通訊的軟復(fù)位。

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

上位機具體代碼如下：

//重新進(jìn)行總線初始化
intErr=zmcaux.ZAux_Direct_SetUserVar(g_handle,"EcatInitStatus",-1);
//如果重新總線初始化的指令下發(fā)成功
if(0==Err)
{
Thread.Sleep(2000);
//等待2秒后再去獲取總線初始化情況
intTimeOut=30000;
//設(shè)置while循環(huán)的超時時間是30s
intEcatInitStatus=-1;
//總線初始化狀態(tài)
while(TimeOut>0)
{
//獲取總線初始化狀態(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("總線初始化失敗");
}
elseif(1==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線初始化成功");
}
elseif(2==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線掃描，發(fā)現(xiàn)節(jié)點個數(shù)和設(shè)置的不對應(yīng)");
}
elseif(3==EcatInitStatus)
{
MessageBox.Show("總線掃描，發(fā)現(xiàn)總線軸個數(shù)和設(shè)置的不對應(yīng)");
}
break;
}
//超時時間減100ms
Thread.Sleep(100);
TimeOut=TimeOut-100;
}
}

4.上位機驅(qū)動器報警如何清除報警。

如果總線軸的軸狀態(tài)AxisStatus的bit3為1并且bit2為0的話，就是總線驅(qū)動器有報警并且總線通訊是沒有斷開的，比如AxisStatus是8h這個情況。這個時候我們上位機可以發(fā)送驅(qū)動器報警清除進(jìn)行報警清除。

上位機具體代碼如下：

//報警的軸號
uintAlmAxisId=0;
//清除軸AlmAxisId驅(qū)動器的當(dāng)前報警
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);//清除控制器報警
Err=zmcaux.ZAux_Direct_SetAxisEnable(g_handle,(int)AlmAxisId,1);//對報警的軸重新上使能

5.例程使用。

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

教學(xué)視頻請點擊→PC強實時運動控制(二):C#的EtherCAT總線初始化(下)

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本次，正運動技術(shù)PC強實時運動控制(二):C#的EtherCAT總線初始化(下)，就分享到這里。

審核編輯 黃宇