上節課程給大家介紹了ZMC432CL-V2硬件接口(詳情點擊→步進的光柵尺全閉環EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2(一)：硬件接口介紹)。

　　本節主要講解如何通過C#編寫程序調試ZMC432CL-V2的脈沖閉環功能。

　　一、ZMC432CL-V2產品簡介

　　ZMC432CL-V2高性能多軸運動控制器是一款兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨立式運動控制器，具備高速實時反饋功能，支持脈沖全閉環控制，能夠實現高精度、高響應速度的運動控制。高精度定位，有效消除機械傳動誤差，滿足高精密加工場景應用要求。

　　1.ZMC432CL-V2硬件功能

　　(1)豐富的運動控制功能：支持直線、圓弧、空間圓弧、螺旋插補等。(2)硬件接口豐富：支持脈沖軸(帶編碼器反饋)和EtherCAT總線軸，具備24路輸入和12路輸出的通用IO，部分為高速IO，2路模擬量輸出(DA)。(3)EtherCAT刷新周期最快達250us，滿足高速通信需求。(4)支持4通道硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準輸出，適用于多通道視覺飛拍等場合。(5)支持掉電檢測、掉電存儲，多種程序加密方式，能夠有效防止系統故障，保護項目工程文件數據，并提高系統的可靠性。(6)通過純國產IDE開發環境RTSys進行項目開發，可實時仿真、在線跟蹤以及診斷與調試，簡便易用，支持多種高級上位機語言聯合編程進行二次開發。

　　ZMC432CL-V2產品介紹視頻

　　更多關于ZMC432CL-V2詳情介紹點擊→步進控制的光柵尺全閉環解決方案：32軸EtherCAT總線運動控制器ZMC432CL-V2。

　　二、C#語言如何調用ZMotion的動態庫進行項目開發

　　(一)新建WinForm項目并添加函數庫

　　1.在VS2010菜單“文件”→“新建”→“項目”，啟動創建項目向導。

　　2.選擇開發語言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應用程序。

　　3.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數庫，路徑如下。

　　1)進入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數”文件夾，并點擊進入。

　　2)選擇“01 PC函數庫V2.1”文件夾。

　　3)選擇“Windows平臺”文件夾。

　　4)選擇“C#”文件夾，里面有32位和64位的動態庫和例程。

　　4.將廠商提供的C#的庫文件以及相關文件復制到新建的項目中。

       1)將Zmcaux.cs文件復制到新建的項目里面中。

　　2)將zaux.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。

　　5.用vs打開新建的項目文件，在右邊的解決方案資源管理器中點擊顯示所有文件，然后鼠標右擊Zmcaux.cs文件，點擊包括在項目中。

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

　　三、PC函數介紹

　　1.PC函數手冊可在光盤資料查看，具體路徑如下。

　　2.控制器/卡接口之鏈接控制器，獲取鏈接句柄。

　　3.萬能指令之在線命令。

　　有一些使用頻率較低的Basic指令我們沒有封裝到上位機的輔助庫中，如果用戶上位機需要調用對應的Basic指令的話，可以通過在線命令自行進行相關指令封裝。

　　四、C#編寫例程調試ZMC432CL-V2的脈沖閉環功能

　　1.通過在線命令封裝脈沖閉環功能對應的上位機接口。

　　(1)右擊【項目】→【添加】→【新建項】→【新建C#類】，這里新建了一個MyFullCloseLoop的C#類。

　　(2)查詢Basic對應指令的使用說明，封裝一個設置軸比例增益的上位機接口。

　　/// /// 設置軸的比例增益/// /// 連接句柄/// 軸號/// 比例增益P的值/// 錯誤碼public int ZAux_Direct_SetPGain(IntPtr handle, int iaxis, float fValue){ String cmdbuff; //定義命令字符串 //判斷軸數是否超標 StringBuilder cmdbuffAck = new StringBuilder(1024); if (iaxis > MAX_AXIS_AUX) { return ERR_AUX_PARAERR; } //生成命令，根據Basic指令的用法格式去拼接命令字符串 cmdbuff = string.Format("P_Gain({0}) = {1}", iaxis, fValue); //調用命令執行函數 return zmcaux.ZAux_DirectCommand(handle, cmdbuff, cmdbuffAck, 2048); }

　　(3)查詢Basic對應指令的使用說明，封裝一個獲取軸比例增益的上位機接口。

　　·

　　/// /// 獲取軸的比例增益/// /// 連接句柄/// 軸號/// 獲取的軸比例增益P的值/// 錯誤碼public int ZAux_Direct_GetPGain(IntPtr handle, int iaxis, ref float fValue){ String cmdbuff; //定義命令字符串 StringBuilder cmdbuffAck = new StringBuilder(1024); //定義接受返回的結果字符串 //判斷軸數是否超標 if (iaxis > MAX_AXIS_AUX) { return ERR_AUX_PARAERR; } //生成命令 ?類似于C的printf指令，用于打印，打印出來的字符串通過cmdbuffAck去接收 cmdbuff = string.Format("?P_Gain({0}) ", iaxis); //調用命令執行函數 int iresult = zmcaux.ZAux_Execute(handle, cmdbuff, cmdbuffAck, 2048); if (ERR_OK != iresult) { return iresult; } //解析返回的字符串 if (cmdbuffAck.Length == 0) { return ERR_NOACK; } else { fValue = float.Parse(cmdbuffAck.ToString()); } return ERR_OK;}

　　(4)封裝好的脈沖閉環功能相關的上位機接口。

　　2.C#閉環功能的測試例程的編寫。

      (1)脈沖閉環測試例程界面的設計。

　　(2)【連接】按鈕如何連接控制器。

　　int Err = 0; //接口返回的錯誤碼int LinkMode = 2; //FastOpen接口連接類型的介紹 1-COM 2-ETH 4-PCI 5-LOCALErr = zmcaux.ZAux_FastOpen(LinkMode, Buffer, 2000, out g_handle);if (Err == 0){ // 修改按鈕文字 LinkStatus.Text = "鏈接狀態：OK"; // 修改按鈕背景色 LinkStatus.BackColor = Color.FromArgb(192, 255, 192); //相關參數初始化 AxisParaSet(); //進行PID參數的初始化 PidParaSet(); //打開定時器 Timer.Start();}else{ // 修改按鈕文字 LinkStatus.Text = "鏈接狀態：Ng"; // 修改按鈕背景色 LinkStatus.BackColor = Color.FromArgb(255, 192, 192); //關閉定時器 Timer.Stop();}

　　(3)【更新PID參數】按鈕如何打開和關閉脈沖閉環功能，如何更新PID參數。

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　　//將上位機設置的PID參數更新到控制器private int PidParaSet(){ float TempFloat = 0; float TempDpos = 0, TempMpos = 0; bool TempInt = false; MyFullClosedLoop CloseLoop = new MyFullClosedLoop(); String CompareStr = "閉環已開"; String TempStr = IsClosedLoop.Text; //打開全閉環去控制軸運動 if (TempStr == CompareStr) { //獲取軸位置，如果DPOS和MPOS相差太大不能打開脈沖閉環,保證安全 zmcaux.ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), ref TempDpos); zmcaux.ZAux_Direct_GetMpos(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), ref TempMpos); if ((TempDpos - TempMpos) > 4 || (TempDpos - TempMpos < -4)) { Console.WriteLine("規劃位置和反饋位置相差太大，無法啟動閉環功能!!!!"); return -1; } //更新比例增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetPGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaP.Text)); //更新積分增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetIGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaI.Text)); //更新微分增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetDGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaD.Text)); //更新速度前饋增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetVffGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaVF.Text)); //更新加速度前饋增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetAffGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaAF.Text)); //更新速度增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetOvGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaOV.Text)); //注意：在打開servo之前打開encoder_servo后要完成一次atype由0變為4的切換，否則會報axis:0 config not support Servo. //1、先打開axis_enable 和 encoder_servo zmcaux.ZAux_Direct_SetAxisEnable(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 1); CloseLoop.ZAux_Direct_SetEncoderServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 1); Thread.Sleep(20); CloseLoop.ZAux_Direct_GetEncoderServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), ref TempInt); if (TempInt) { //2、完成一次Atype由0變為4的切換 zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 0); Thread.Sleep(20); zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 4); //3、打開Servo CloseLoop.ZAux_Direct_SetServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 1); Thread.Sleep(10); CloseLoop.ZAux_Direct_GetServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), ref TempInt); if (TempInt) { Console.WriteLine("閉環參數配置完成, 軸全閉環功能打開成功。"); } else { Console.WriteLine("軸閉環開關Servo打開失敗, 導致脈沖全閉環開啟失敗!!!"); return -1; } } else { Console.WriteLine("軸編碼器閉環EncoderServo打開失敗, 導致脈沖全閉環開啟失敗!!!"); return -1; }

　　} else { //關閉全閉環的功能 //1、關閉EncoderServo CloseLoop.ZAux_Direct_SetEncoderServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 0); Thread.Sleep(20); CloseLoop.ZAux_Direct_GetEncoderServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), ref TempInt); if (TempInt) { Console.WriteLine("軸EncoderServo關閉失敗!!!"); return -1; } //2、關閉EncoderServo后需要完成ATYPE的切換，保證完全關閉閉環功能 zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 0); Thread.Sleep(10); zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 4); //3、關閉Servo CloseLoop.ZAux_Direct_SetServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 0); Thread.Sleep(20); CloseLoop.ZAux_Direct_GetServo(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), ref TempInt); if (TempInt) { Console.WriteLine("軸Servo關閉失敗!!!"); return -1; } } return 0;}

　　(4)【更新軸參數】按鈕如何完成軸參數的更新。

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　　//更新軸參數private void AxisParaSet(){ //設置最大隨動誤差FE_LIMIT zmcaux.ZAux_Direct_SetFeLimit(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 500); //更新編碼器齒輪比 (如果發N個脈沖，實際編碼器反饋M個脈沖，編碼器齒輪比要設置成 N/M) zmcaux.ZAux_Direct_EncoderRatio(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), int.Parse(EncoderRatioMol.Text), int.Parse(EncoderRatioDenom.Text)); //更新脈沖當量，一般脈沖當量設置成機臺運動1mm需要的脈沖數 zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaUnits.Text)); //全閉環的功能需要把ATYPE設置成4 zmcaux.ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 4); //更新速度 zmcaux.ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaSpeed.Text)); //更新加速度、減速度 zmcaux.ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaAccel.Text)); zmcaux.ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaDecel.Text)); StringBuilder Buff = new StringBuilder(512); //是否啟用SS曲線 if (CurveIsSS.Checked) { //啟用SS曲線,VP_MODE模式設置成7即可 //上位機舊庫沒有現成設置VP_MODE的接口，直接在線命令去封裝，在線命令是萬能接口 string CmdBuff = string.Format("VP_MODE({0}) = 7 ", int.Parse(AxisId.Text)); zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, CmdBuff, Buff, 512); } else { //啟用S曲線,VP_MODE模式設置成0即可 //上位機舊庫沒有現成設置VP_MODE的接口，直接在線命令去封裝，在線命令是萬能接口 string CmdBuff = string.Format("VP_MODE({0}) = 0 ", int.Parse(AxisId.Text)); zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, CmdBuff, Buff, 512); //S曲線模式，S曲線時間sramp是有效果的，需要設置一下 zmcaux.ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaSramp.Text)); }}

　　(5)【手動】按鈕如何控制脈沖軸的點動與寸動。

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　　//X-鼠標按下private void ButtonHangRev_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked) { //寸動運動 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), -1 * float.Parse(InchDis.Text)); } else { //手動運動 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), -1); }}//X-鼠標松開private void ButtonHangRev_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked == false) { //手動運動停止 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 2); }}//X+鼠標按下private void ButtonHangFwd_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked) { //寸動運動 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 1 * float.Parse(InchDis.Text)); } else { //手動運動 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 1); }}//X+鼠標松開private void ButtonHangFwd_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked == false) { //手動運動停止 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 2); }}

　　五、通過RTSys的示波器對比開環控制和全閉環控制的情況

　　示波器的使用可以參考正運動小助手的歷史推文《運動控制看的更清楚細致!RTSys示波器功能簡介 (qq.com)》。

　　1.開環控制情況分析

　　測試發現：步進驅動器的開環控制，運動過程中隨動誤差(規劃位置和光柵尺反饋位置的差值)一直維持在0.02個用戶單位左右(這里一個用戶單位即一個UNITS設置的是1mm)，當運動結束時光柵尺的反饋位置和指令規劃位置也不相等，大概差了0.0015個用戶單位，折算為脈沖數是0.0015*用戶單位=3個脈沖。

　　2.閉環控制情況分析

　　測試發現：步進驅動器的閉環控制，運動過程中隨動誤差(規劃位置和光柵尺反饋位置的差值)除了啟動和停止以外大部分保持在0個脈沖當量左右，相比較開環控制有較大的提升，當運動結束時光柵尺的反饋位置和指令規劃位置也是相等的。

　　六、總結

　　1.啟用控制器閉環的時候注意要在打開encoder_servo后，打開servo之前要完成一次ATYPE從0到4的切換，這樣才可以正常打開控制器閉環的功能。

       2.啟用控制器閉環同時還需要打開單軸使能axis_enable，這樣才能保證控制器閉環的正常啟用。

　　3.為保證控制器閉環功能的完全關閉，在關閉ENCODER_SERVO后需要完成一次 ATYPE從0到4的切換，這樣才能保證控制器閉環功能完全關閉。

完整代碼獲取地址

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　　本次，正運動技術步進的光柵尺全閉環EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2(三)：C#編程調試，就分享到這里。

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