EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（五）：通过RTSys进行调试与诊断

XPCIE1032H功能简介

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡，可选6-64轴运动控制，支持多路高速数字输入输出，可轻松实现多轴同步控制和高速数据传输。XPCIE1032H集成了强大的运动控制功能，结合MotionRT7运动控制实时软核，解决了高速高精应用中，PC Windows开发的非实时痛点，指令交互速度比传统的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H支持PWM，PSO功能，板载16进16出通用IO口，其中输出口全部为高速输出口，可配置为4路PWM输出口或者16路高速PSO硬件比较输出口。输入口含有8路高速输入口，可配置为4路高速色标锁存或两路编码器输入。

XPCIE1032H搭配MotionRT7实时内核，使用本地LOCAL接口连接，通过高速的核内交互，可以做到更快速的指令交互，单条指令与多条指令一次性交互时间可以达到3-5us左右。

RTSys开发软件简介

RTSys是正运动推出的集成运动控制+机器视觉功能的开发软件，支持RTBasic、RTPlc梯形图、RTHmi、RTVision机器视觉等二次开发，并可混合编程、实时仿真、在线跟踪以及诊断与调试，快速实现智能装备的视觉定位、测量、识别、检测和复杂的运动控制等系统的开发。

RTSys软件开发界面如下图所示。用户可通过串口或网口连接PC与控制器，使用RTSys软件编写的程序可以直接下载到正运动控制器里脱机运行，也可以在PC平台仿真运行。

RTSys开发界面

RTSys软件支持四种编程方式：RtBasic、RtPLC梯形图、HMI组态以及C语言编程。

RTSys软件支持在线仿真调试，自带仿真器ZMC Simulator和组态程序仿真工具xplc screen。

➜XPCIE1032H与MotionRT7实时内核的配合具有以下优势：

1.支持多种上位机语言开发，所有系列产品均可调用同一套API函数库；

2.借助核内交互，可以快速调用运动指令，响应时间快至微秒级，比传统PCI/PCIe快10倍；

3.解决传统PCI/PCIe运动控制卡在Windows环境下控制系统的非实时性问题；

4.支持一维/二维/三维PSO（高速硬件位置比较输出），适用于视觉飞拍、精密点胶和激光能量控制等应用；

5.提供高速输入接口，便于实现位置锁存；

6.支持EtherCAT总线和脉冲输出混合联动、混合插补。

➜使用XPCIE1032H和MotionRT7进行项目开发时，通常需要进行以下步骤：

1.安装驱动程序，识别XPCIE1032H；

2.打开并执行文件“MotionRT710.exe”，配置参数和运行运动控制实时内核；

3.使用ZDevelop软件连接到控制器，进行参数监控。连接时请使用PCI/LOCAL方式，并确保ZDevelop软件版本在3.10以上；

4.完成控制程序开发，通过LOCAL链接方式连接到运动控制卡，实现实时运动控制。

➜与传统PCI/PCIe卡和PLC的测试数据结果对比：

平均值	C++ LOCAL	C# LOCAL	传统PCI/PCIe卡接口交互	PLC网口通讯交互
1w次单条读取交互周期	4.70us	5.3us	64us	500us-10ms
10w次单条读取交互周期	3.90us	5.7us	65us	500us-10ms
1w次多条读取交互周期	6.20us	8.85us	472us	500us-10ms
10w次多条读取交互周期	5.50us	8.37us	471us	500us-10ms

我们可以从测试对比结果看出，XPCIE1032H运动控制卡配合实时运动控制内核MotionRT7，在LOCAL链接（核内交互）的方式下，指令交互的效率是非常稳定，当测试数量从1w增加到10w时，单条指令交互时间与多条指令交互时间波动不大，非常适用于高速高精的应用。

XPCIE1032H控制卡安装

关闭计算机电源。

打开计算机机箱，选择一条空闲的XPCIE卡槽，用螺丝刀卸下相应的挡板条。

将运动控制卡插入该槽，拧紧挡板条上的固定螺丝。

XPCIE1032H驱动安装与建立连接参考往期文章EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发（一）：驱动安装与建立连接。

一、C#语言进行运动控制开发

具体C#新建项目以及程序开发流程具体可参考“运动控制卡应用开发教程之C#”。本文主要以官方提供的C#例程为大家进行讲解。

1、进入光盘资料选择“PC函数库2.1.1”。

2、点击“Windows平台”。

3、点击“库文件与例程”。

4、根据需要选择对应的函数库和例程（64位为例），这里选择64位。

5、解压后选择“C#”例程。

6、打开单轴运动项目文件夹（以单轴运动工程为例）。

7、打开项目后，编译程序，可看到该例程控制台程序界面如图。

在该界面有一个LOCAL连接BUTTON按钮，关联的方法为ZAUX_FastOpen方法，MotionRT7选择用此方式进行连接。

连接上板卡之后，在该界面可先进行对应的轴参数设置，设置完之后轴选择，最后选择运动方式，点击运动即可。

二、相关PC函数介绍

相关PC函数介绍详情可参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。

三、RTSys调试与诊断

1、控制器连接

上位机开发的同时，要在RTSys上进行运动监控，首先要连接控制器。打开RTSys软件，点击菜单栏的控制器选项，选择连接。

在弹出连接界面，选择Local,点击连接。

2、轴参数界面

连接成功之后，在界面右侧，会出现一个轴参数界面，这个界面可以实时监控轴的各个参数变化值。

通过上述C#单轴例程进行参数设置之后，RTSys中轴参数会实时同步数据。

此时通过上述C#上位机控制轴运动，在该界面可对轴运行进行实时监控，通过DPOS监控是否有脉冲发出以及MPOS参数监控轴是否有实际动作，是否有位置反馈等。

通过ZAux_Direct_SetSpeed指令在上位机设置轴速度之后，实际轴速度变化不大；这个时候，我们可以在轴参数界面找到SPEED值，看是否和上位机设置的值一样，进而排查上位机速度值是否写进去。

3、手动运动界面

通过RTSys软件进行手动运动调试：

点击RTSys菜单栏的工具按钮，选择手动运动，弹出手动运动界面，功能具体如下图。

4、IO操作界面

点击RTSys菜单栏工具按钮，打开“输入口”和“输出口"界面进行IO口的监控与调试。点击IO选择可手动选择想要监控的IO编号范围。

上位机使用ZAux_Direct_GetIn指令读取输入口的状态，通过ZAux_Direct_GetOp指令读取输出口状态以及ZAux_Direct_SetOp指令设置输出口状态。

通过上位机指令设置对应的IO口之后，这时候要确认上位机是否操作成功，打开IO操作界面的输入口和输出口即可对其进行监控与设置。

4、寄存器界面

点击RTSys菜单栏的工具，打开寄存器界面，点击该界面的寄存器类型下拉框，可监控或设置MODBUS、VR、TABLE等寄存器的值。

该界面的“起始编号”指监控对应寄存器的起始编号。“个数”表示监控的对应寄存器从起始编号开始，监控的寄存器个数。

上位机使用ZAux_Direct_MoveTable缓冲修改table寄存器的值，ZAux_Direct_SetVrf指令修改VR寄存器的值，以及ZAux_Modbus_Set0x指令修改modbus位寄存器的值以及其他寄存器的读写操作。上位机设置完对应寄存器之后，便可打开寄存器界面判断相关寄存器的值是否写成功。

5、示波器界面

点击RTSys菜单栏的工具，打开示波器界面，可对运动过程中的一些参数进行波形的抓取。

示波器的操作方法：在RTSys编写好程序后，成功连接到控制器/仿真器后，打开示波器，设置好所需采集的数据源及对应编号，点击“启动”，再将程序下载至RAM/ROM（上位机编程直接编译运行上位机代码），即可采样

按以上操作程序里需加入“TRIGGER”指令自动触发示波器采样。否则，需在点击“启动”后，点击“手动触发”再下载程序至RAM/ROM才可成功采样。

示波器界面功能说明：

（1）设置：打开示波器设置窗口，设置示波器相关参数。

（2）启动：启动示波器（但不触发示波器采样）。

（3）停止：停止示波器采样。

（4）YT模式：有三种模式可切换，包括YT模式、XY模式、XYZ模式。切换成XY模式即XY平面显示两个轴的插补合成轨迹。XYZ模式即XYZ三维平面显示合成轨迹。

（5）<<：按下隐藏通道名称和峰值，只显示通道编号。

（6）连续采集：不开启连续采集时，到达采集深度后便停止采集，开启了连续采集之后示波器会持续采样。

（7）跟随：开启跟随后横轴自动移动到实时采样处，跟随波形显示。

（8）显示游标：用于标定测量示波器图形数据或者是坐标距离。在YT模式中使用该工具可测量两点之间所用时间，在XY模式中则测量坐标间距。X1和X2游标线与波形相交的交点横坐标即为通道(x)显示的数据，Y1和Y2游标线与波形相交的交点纵坐标即为通道(Y)显示的数据。

（9）手动触发：手动触发示波器采样按钮（自动触发使用trigger指令）。

（10）显示：选择当前通道曲线是否显示。

（11）编号：选择需要采集的数据源编号，如轴号、数字量IO编号、TABLE编号、VR编号、MODBUS编号等。

（12）数据源：选择采集的数据类型，下拉菜单选择，多种类型参数可选。

（13）偏移：波形纵轴偏移量设置。

（14）垂至刻度：纵轴一格的刻度。

（15）水平刻度：横轴一格的刻度。

注：若要设置示波器参数，如轴编号、数据源以及启动示波器设置窗口，要先停止示波器再设置。

6、控制器状态

点击RTSys菜单栏的控制器选项，点击控制器状态，打开控制器状态显示窗口。该状态包括基本信息、Zcan节点信息、槽位0节点信息、控制器通讯配置等内容。

（1）基本信息：包括控制器型号、支持最大任务数、IP地址、软硬件版本号等控制器基本信息。

（2）Zcan节点：在该界面可显示控制器的本地资源，包括轴数、数字量个数以及模拟量个数，还可显示通过CAN接口扩展的板卡信息。

（3）槽位0节点：显示通过EtherCat口所接的设备的节点号、设备ID、拨码号等信息。

（4）控制器通讯配置：显示CAN信息与RS232、RS485、RS422串口配置信息。

使用上述上位机单轴运动例程抓取轴0指令位置（DPOS）以及轴实际反馈速度（MSPEED）曲线时，先打开示波器界面，设置好抓取的轴号，以及选择需要抓取的参数，设置完成之后，选择YT模式，点击启动，点击手动触发，最后运行上位机程序，抓取波形图如下所示。

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审核编辑 黄宇