運(yùn)動(dòng)控制器之ZMC420SCAN的硬件接口

今天，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)給大家分享一下運(yùn)動(dòng)控制器之ZMC420SCAN的硬件接口。

一、ZMC420SCAN硬件介紹

1.功能介紹

ZMC420SCAN總線控制器支持ECAT/RTEX總線連接，支持最多達(dá)20軸運(yùn)動(dòng)控制，支持直線插補(bǔ)、任意圓弧插補(bǔ)、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等;采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制。ZMC420SCAN總線控制器支持脈沖軸/總線軸/振鏡軸混合插補(bǔ)。

ZMC420SCAN系列運(yùn)動(dòng)控制器支持以太網(wǎng)，RS232通訊接口和電腦相連，接收電腦的指令運(yùn)行，可以通過CAN總線去連接各個(gè)擴(kuò)展模塊，從而擴(kuò)展輸入輸出點(diǎn)數(shù)或運(yùn)動(dòng)軸。

ZMC420SCAN系列運(yùn)動(dòng)控制卡的應(yīng)用程序可以使用VC,VB，VS，C++，C#等軟件來開發(fā)，程序運(yùn)行時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)庫zmotion.dll。調(diào)試時(shí)可以把ZDevelop軟件同時(shí)連接到控制器，從而方便調(diào)試、方便觀察。

2.硬件接口

3.振鏡控制過程

激光振鏡是一種專門用于激光加工領(lǐng)域的特殊的運(yùn)動(dòng)器件，激光振鏡頭內(nèi)包含的主要元件是激光發(fā)生器，兩個(gè)電機(jī)和兩個(gè)振鏡片，它靠兩個(gè)電機(jī)分別控制兩個(gè)振鏡片X和Y反射激光，形成XY平面的運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)電機(jī)使用控制器上的振鏡軸接口控制。

激光振鏡不同于一般的電機(jī)，激光振鏡具有非常小的慣量，且在運(yùn)動(dòng)的過程中負(fù)載非常小，只需要帶動(dòng)反射鏡片，系統(tǒng)的響應(yīng)非常快。

ZMC420SCAN支持XY2-100振鏡協(xié)議，支持運(yùn)動(dòng)控制與振鏡聯(lián)合插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。上位機(jī)通過網(wǎng)口與控制器相連，通過XY2-100振鏡協(xié)議進(jìn)行控制振鏡軸的運(yùn)動(dòng)，通過總線協(xié)議或者脈沖模式控制伺服軸運(yùn)動(dòng)。

使用ZMC420SCAN控制器的振鏡軸接口連接激光振鏡頭，每個(gè)振鏡軸接口內(nèi)包含兩路振鏡通道信號(hào)，分別控制振鏡片X、Y的偏轉(zhuǎn)，從而控制了激光打到工件的位置。

4.控制器PWM模擬量介紹

ZMC420SCAN的外部通用輸出口0-11都具有PWM輸出功能，PWM輸出受正常輸出功能的控制，只有輸出口狀態(tài)ON的時(shí)候PWM才能實(shí)際輸出，這樣可以用來控制激光能量。

ZMC420SCAN控制器存在兩路模擬量輸入輸出，可進(jìn)行控制激光器能量輸出，模擬量精度為12位。

5.控制器基本信息

軸0-3為普通脈沖軸，振鏡0為軸4、軸5控制振鏡XY，振鏡1為軸6、軸7控制XY。

二、C++進(jìn)行振鏡+運(yùn)動(dòng)控制開發(fā)

1.新建MFC項(xiàng)目并添加函數(shù)庫

(1)在VS2015菜單“文件”→“新建”→“項(xiàng)目”，啟動(dòng)創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А?/p>

(2)選擇開發(fā)語言為“VisualC++”和程序類型“MFC應(yīng)用程序”。

(3)點(diǎn)擊下一步即可。

(4)選擇類型為“基于對話框”，下一步或者完成。

(5)找到廠家提供的光盤資料，路徑如下(64位庫為例)。

A.進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“8.PC函數(shù)”文件夾，并點(diǎn)擊進(jìn)入。

B.選擇“函數(shù)庫2.1”文件夾。

C.選擇“Windows平臺(tái)”文件夾。

D.根據(jù)需要選擇對應(yīng)的函數(shù)庫這里選擇64位庫。

E.解壓C++的壓縮包,里面有C++對應(yīng)的函數(shù)庫。

F.函數(shù)庫具體路徑如下。

(6)將廠商提供的C++的庫文件和相關(guān)頭文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目里面。

(7)在項(xiàng)目中添加靜態(tài)庫和相關(guān)頭文件。

A.先右擊項(xiàng)目文件，接著依次選擇:“添加”→“現(xiàn)有項(xiàng)”。

B.在彈出的窗口中依次添加靜態(tài)庫和相關(guān)頭文件。

(8)聲明用到的頭文件和定義控制器連接句柄。

至此項(xiàng)目新建完成，可進(jìn)行MFC項(xiàng)目開發(fā)。

2.查看PC函數(shù)手冊，熟悉相關(guān)函數(shù)接口

(1)PC函數(shù)手冊也在光盤資料里面，具體路徑如下：“光盤資料\8.PC函數(shù)\函數(shù)庫2.1\ZMotion函數(shù)庫編程手冊V2.1.pdf”

(2)鏈接控制器，獲取鏈接句柄。

ZAux_OpenEth()接口說明：

(3)振鏡運(yùn)動(dòng)接口。

為振鏡運(yùn)動(dòng)單獨(dú)封裝了一個(gè)運(yùn)動(dòng)接口，使用MOVESCANABS指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，采用FORCE_SPEED參數(shù)設(shè)置運(yùn)動(dòng)過程中的速度，運(yùn)動(dòng)過程中基本不存在加減速過程，支持us級(jí)別的時(shí)間控制。

3.MFC開發(fā)控制器振鏡運(yùn)動(dòng)例程

(1)例程界面如下。

(2)鏈接按鈕的事件處理函數(shù)中調(diào)用鏈接控制器的接口函數(shù)ZAux_OpenEth()，與控制器進(jìn)行鏈接,鏈接成功后啟動(dòng)定時(shí)器1監(jiān)控控制器狀態(tài)。

//網(wǎng)口鏈接控制器

void CSingle_move_Dlg::OnOpen()

{

char buffer[256];

int32 iresult;

//如果已經(jīng)鏈接，則先斷開鏈接

if(NULL != g_handle)

{

ZAux_Close(g_handle);

g_handle = NULL;

}

//從IP下拉框中選擇獲取IP地址

GetDlgItemText(IDC_IPLIST,buffer,255);

buffer[255] = '\0';

//開始鏈接控制器

iresult = ZAux_OpenEth(buffer, &g_handle);

if(ERR_SUCCESS != iresult)

{

g_handle = NULL;

MessageBox(_T("鏈接失敗"));

SetWindowText("未鏈接");

return;

}

//鏈接成功開啟定時(shí)器1

SetWindowText("已鏈接");

SetTimer( 1, 100, NULL );

}

（3）通過定時(shí)器監(jiān)控控制器狀態(tài)。

void CSingle_move_Dlg::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent)

{

// TODO: Add your message handler code here and/or call default

if(NULL == g_handle)

{

MessageBox(_T("鏈接斷開"));

return ;

}

if(1 == nIDEvent)

{

CString string;

float position = 0;

ZAux_Direct_GetDpos( g_handle,m_nAxis,&position); //獲取當(dāng)前軸位置

string.Format("振鏡X軸當(dāng)前位置：%.2f", position );

GetDlgItem( IDC_CURPOS )->SetWindowText( string );

float NowSp = 0;

ZAux_Direct_GetVpSpeed( g_handle,m_nAxis,&NowSp); //獲取當(dāng)前軸速度

string.Format("振鏡X軸當(dāng)前速度：%.2f", NowSp );

GetDlgItem( IDC_CURSPEED)->SetWindowText( string );

ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_nAxis+1, &position); //獲取當(dāng)前軸位置

string.Format("振鏡Y軸當(dāng)前位置：%.2f", position);

GetDlgItem(IDC_CURPOS2)->SetWindowText(string);

ZAux_Direct_GetVpSpeed(g_handle, m_nAxis+1, &NowSp); //獲取當(dāng)前軸速度

string.Format("振鏡Y軸當(dāng)前速度：%.2f", NowSp);

GetDlgItem(IDC_CURSPEED2)->SetWindowText(string);

int status = 0;

ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status); //判斷當(dāng)前軸狀態(tài)

if (status == -1)

{

GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "當(dāng)前狀態(tài)：停 止" );

}

else

{

GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "當(dāng)前狀態(tài)：運(yùn)動(dòng)中" );

}

}

CDialog::OnTimer(nIDEvent);

}

（4）通過啟動(dòng)按鈕的事件處理函數(shù)獲取編輯框的移動(dòng)軌跡，并設(shè)置振鏡軸參數(shù)操作振鏡軸運(yùn)動(dòng)。

void CSingle_move_Dlg::OnStart() //啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)

{

if(NULL == g_handle)

{

MessageBox(_T("鏈接斷開狀態(tài)"));

return ;

}

UpdateData(true);//刷新參數(shù)

int status = 0;

ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status); //判斷當(dāng)前軸狀態(tài)

if (status == 0) //已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)中

{

return ;

}

//設(shè)定軸類型 21振鏡軸類型

for (int i = 4; i < 6; i++)

{

//m_Atype=21振鏡軸類型

ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, i, m_Atype);

ZAux_Direct_SetMerge(g_handle,i,1);

//設(shè)置脈沖當(dāng)量

ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, i, m_units);

//設(shè)定速度，加減速

ZAux_Direct_SetLspeed(g_handle, i, m_lspeed);

ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, i, m_speed);

ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, i, m_speed);

ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, i, m_acc);

ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, i, m_dec);

//設(shè)定S曲線時(shí)間 設(shè)置為0表示梯形加減速

ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, i, m_sramp);

}

//使用MOVESCANABS運(yùn)動(dòng)

int axislist[2] = { 4,5 };

CString str;

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX1)->GetWindowText(str);

float dbx = atof(str);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY1)->GetWindowText(str);

float dby = atof(str);

float dposlist[2] = { dbx ,dby};

ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX2)->GetWindowText(str);

dbx = atof(str);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY2)->GetWindowText(str);

dby = atof(str);

dposlist[0] = dbx;

dposlist[1] = dby;

ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX3)->GetWindowText(str);

dbx = atof(str);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY3)->GetWindowText(str);

dby = atof(str);

dposlist[0] = dbx;

dposlist[1] = dby;

ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX4)->GetWindowText(str);

dbx = atof(str);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY4)->GetWindowText(str);

dby = atof(str);

dposlist[0] = dbx;

dposlist[1] = dby;

ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX5)->GetWindowText(str);

dbx = atof(str);

GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY5)->GetWindowText(str);

dby = atof(str);

dposlist[0] = dbx;

dposlist[1] = dby;

ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist);

UpdateData(false);

}

(5)通過斷開按鈕的事件處理函數(shù)來斷開與控制卡的連接。

void CSingle_move_Dlg::OnClose() //斷開鏈接

{

// TODO: Add your control notification handler code here

if(NULL != g_handle)

{

KillTimer(1); //關(guān)定時(shí)器

KillTimer(2);

ZAux_Close(g_handle);

g_handle = NULL;

SetWindowText("未鏈接");

}

}

（6）通過坐標(biāo)清零按鈕的事件處理函數(shù)移動(dòng)振鏡軸回零到中心零點(diǎn)位置，不直接使用dpos=0，修改振鏡軸坐標(biāo)。

void CSingle_move_Dlg::OnZero() //清零坐標(biāo)

{

if(NULL == g_handle)

{

MessageBox(_T("鏈接斷開狀態(tài)"));

return ;

}

// TODO: Add your control notification handler code here

int axislist[2] = { 4,5 };

float dposlist[2] = { 0 };

ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle,2,axislist,dposlist); //設(shè)置運(yùn)動(dòng)回零點(diǎn)

}

三、調(diào)試與監(jiān)控

編譯運(yùn)行例程，同時(shí)通過ZDevelop軟件連接控制器對控制器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

1.ZDevelop軟件連接控制器監(jiān)控控制器的狀態(tài)，查看振鏡軸對應(yīng)參數(shù)，并可搭配示波器檢測振鏡軌跡。

設(shè)置振鏡軸運(yùn)動(dòng)，首先需要將軸類型配置成21振鏡軸類型，并對應(yīng)配置振鏡軸的速度加減速等參數(shù)才可操作振鏡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

2.通過ZDevelop軟件的示波器監(jiān)控振鏡運(yùn)動(dòng)運(yùn)行軌跡。

本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)開放式激光振鏡+運(yùn)動(dòng)控制器(一)：硬件接口，就分享到這里。

審核編輯：湯梓紅