EtherCAT运动控制边缘控制器功能简介和自定义API封装例程-德赢Vwin官网网

上节课程我们介绍了全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H的硬件接口与功能，本节课程我们主要讲解一下正运动API函数封装原理以及自定义API封装例程。

01功能简介

全国产EtherCAT运动控制边缘控制器ZMC432H是正运动的一款软硬件全国产自主可控，运动控制接口兼容EtherCAT总线和脉冲型的独立式运动控制器，最多支持32轴运动控制，同时支持正运动远程HMI功能，能提供网络组态显示，可实时监控和调整参数配置。

ZMC432H具备丰富的硬件接口和控制功能模块，能实现高效稳定的运动控制和实时数据采集，以满足工业控制协同工业互联网的应用需求。

ZMC432H内置了Linux系统，可以使用本地的LOCAL接口进行连接，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为40us左右。

ZMC432H视频介绍：

02统一的API接口

所有的控制器和控制卡均使用同一套API函数，均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言，支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台，支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。各个开发语言都有各自所对应的函数库，所调用的API均一致，这大大提高了可移植性。各个开发语言库的调用方式可参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。文档参考路径：光盘资料�4PC函数motion PC函数库编程手册及例程源码。

以下为各个功能部分API指令一览表；

1、控制器连接

ZAux_OpenCom	串口连接控制器
ZAux_SetComDefaultBaud	串口通讯参数设置
ZAux_OpenEth	以太网连接控制器
ZAux_OpenPci	PCI卡连接
ZAux_Close	关闭控制器连接
ZAux_Setlp	设置控制IP
ZAux_SearchEthlist	搜索当前网段下控制器的IP
ZAux_SearchAndOpenCom	快速与控制器建立连接
ZAux_SearchEth	快速检索IP列表
ZAux_GetMaxPciCards	读取PCI的控制卡个数
ZAux_FastOpen	与控制器建立连接，指定连接的等待时间MotionRT7用此方式连接

2、控制器信息获取

ZAux_GetControllerInfo	获取控制器卡信息
ZAux_GetSysSpecification	获取控制器最大规格数
ZAux_GetRtcTime	读取控制器RTC时间
ZAux_SetRtcTime	设置控制器RTC时间

3、基本轴参数设置

ZAux_Direct_SetAtype	设置轴类型
ZAux_Direct_GetAtype	读取轴类型
ZAux_Direct_SetUnits	设置脉冲当量（units）
ZAux_Direct_GetUnits	读取脉冲当量（units）
ZAux_Direct_SetAccel	设置加速度，单位为units /s/s
ZAux_Direct_GetAccel	读取加速度，单位为units/s/s
ZAux_Direct_SetDecel	设置减速度，单位为units/s/s
ZAux_Direct_GetDecel	读取减速度，单位为units/s/s
ZAux_Direct_SetSpeed	设置轴速度，单位为units/s
ZAux_Direct_GetSpeed	读取轴速度，单位为units/s
ZAux_Direct_SetDpos	设置轴的规划位置，单位为units
ZAux_Direct_GetDpos	读取轴的规划位置，单位为units
ZAux_Direct_SetMpos	设置反馈位置，单位为units
ZAux_Direct_GetMpos	读取反馈位置，单位为units
ZAux_Direct_GetEncoder	获取控制器接收的脉冲数
ZAux_Direct_SetFastDec	设置快速减速度，单位为units/s/s
ZAux_Direct_GetFastDec	读取快速减速度，单位为units/s/s
ZAux_Direct_SetLspeed	设置轴起始速度，单位为units/s
ZAux_Direct_GetLspeed	读取轴起始速度，单位为units/s
ZAux_Direct_SetSramp	设置S曲线设置。0-梯形加减速
ZAux_Direct_GetSramp	读取S曲线设置。0-梯形加减速
ZAux_Direct_GetMspeed	读取反馈速度，单位为units/s
ZAux_Direct_GetVpSpeed	读取当前轴运行的命令速度,单位为units/s
ZAux_Direct_GetIfIdle	读取轴是否运动结束
ZAux_Direct_GetAxisStatus	读取轴的告警状态
ZAux_Direct_GetAxisStopReason	读取轴历史异常停止原因

4、基本运动控制

ZAux_Direct_Single_Move	单轴相对运动
ZAux_Direct_Single_MoveAbs	单轴绝对运动
ZAux_Direct_Single_Vmove	单轴连续运动
ZAux_Direct_SetJogSpeed	设置JOG时速度
ZAux_Direct_GetJogSpeed	读取JOG时速度
ZAux_Direct_GetFastJog	读取JOG速度输入IN，有输入时，速度由SPEED参数给出。如果没有输入，速度由JOGSPEED参数给出
ZAux_Direct_SetFastJog	设置JOG速度输入IN，有输入时，速度由SPEED参数给出。如果没有输入，速度由JOGSPEED参数给出
ZAux_Direct_SetFwdJog	设置正向JOG输入对应的输入编号-1无效。
ZAux_Direct_GetFwdJog	读取正向JOG输入对应的输入编号-1无效。
ZAux_Direct_SetRevJog	设置负向JOG输入对应的输入编号-1无效。
ZAux_Direct_GetRevJog	读取负向JOG输入对应的输入编号-1无效。

5、VR 寄存器

ZAux_Direct_SetVrf	设置VR寄存器
ZAux_Direct_GetVrf	读取VR寄存器
ZAux_Direct_GetVrInt	整型方式读取VR寄存器

6、Table寄存器

ZAux_Direct_SetTable	设置系统table寄存器
ZAux_Direct_GetTable	读取系统table寄存器

7、Modbus寄存器

ZAux_Modbus_Set0x	设置modbus位寄存器
ZAux_Modbus_Get0x	读取modbus位寄存器
ZAux_Modbus_Set4x	设置modbus寄存器（REG）
ZAux_Modbus_Get4x	读取modbus寄存器（REG）
ZAux_Modbus_Set4x_Long	Modbus4x寄存器写操作(LONG)
ZAux_Modbus_Get4x_Long	Modbus4x寄存器读操作(LONG)
ZAux_Modbus_Set4x_String	Modbus字寄存器操作（ASCII）
ZAux_Modbus_Get4x_String	Modbus字寄存器操作（ASCII）
ZAux_Modbus_Set4x_Float	设置modbus寄存器(float类型)
ZAux_Modbus_Get4x_Float	读取modbus寄存器(float类型)

8、Flash/文件读写

ZAux_WriteUFile	向U盘中写文件
ZAux_ReadUFile	从U盘中读取文件
ZAux_FlashWritef	写控制器FLASH空间
ZAux_FlashReadf	读控制器FLASH空间

更多API接口详情可以参考“ZMotion PC函数库编程手册 V2.1.1”。

03在线命令的机制

ZAux_Execute或ZAux_DirectCommand可对Basic指令进行封装。如果使用到没有封装的命令或者想封装自己的函数，可以通过ZAux_Execute发送或ZAux_DirectCommand，或是参照已有代码修改增加相应的函数。

发送字符串命令有两种方式，缓冲方式和直接方式。具体如图所示：

直接方式：直接执行单个变量/数组/参数相关命令，此时所有传递的参数必须是具体的数值，不能是表达式；

缓冲方式：可以执行所有命令，并支持表达式作为参数，但是速度慢一些；

以zmcaux.cpp中对已封装的设置运动速度的函数ZAux_Direct_SetSpeed()与获取当前编码器反馈位置的函数ZAux_Direct_GetMpos为例。

程序如下：

#include "zmotion.h" #include "zauxdll2.h" int ZAux_Direct_SetSpeed(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float fValue) { char cmdbuff[2048]; char cmdbuffAck[2048]; if (iaxis> MAX_AXIS_AUX) //MAX_AXIS_AUX为zuaxdll2.h中定义的宏，zuaxdll2.h为正运动库头文件 { return ERR_AUX_PARAERR; } sprintf(cmdbuff,"SPEED(%d)=%f",iaxis,fValue);//生成对应命令的字符串 ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); } int ZAux_Direct_GetMpos(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, float fValue) { char cmdbuff[2048]; char cmdbuffAck[2048]; if (iaxis> MAX_AXIS_AUX) { return ERR_AUX_PARAERR; } sprintf(cmdbuff,"MPOS(%d)=%f",iaxis,fValue);//生成对应命令的字符串 ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); }

04自定义API封装介绍及例程

1、自定义API封装

自定义封装API的原理实际上是利用了在线命令的机制，上位机生成由各种ZBASIC指令来达到自己想要的功能。

ZAux库便是直接利用ZBASIC命令通过ZAux_Execute方式或ZAux_DirectCommand方式发送到控制器上，相应函数可以参考ZBASIC手册对应的命令介绍。

ZAux库是完全开源库，源代码皆可从官网下载，可以在源代码中添加用户自定义的函数，用户也可以新增库进行封装。

API函数封装介绍

2、实用封装例程

（1）直接获取多种类型数据

用户若想要获取多种数据，如轴的命令位置，轴的反馈位置，板卡上的IO点等等，往往都是通过多种单独独立的函数获取不同的数据，这样堆积，会导致读写次数的上位，导致程序的卡顿。为了提升一个上位程序读取控制器数据的速度，往往可以通过自定义一个函数，快速的把数据传输到上位程序上面来，而不是通过多次循环来获取不同类型的数据。

例：假设有一个简易的三轴平台，需要读取轴0，轴1，轴2的命令位置，反馈位置，以及控制器板卡上的输入口0，输入口32，输出口0，输出口33，以及三个轴的状态。

获取数据程序如下：

// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 #include "stdafx.h" #include
        
         #include "zmotion.h" #include "zauxdll2.h" void comman
         dCheckHandler(const char *command, int ret) { if (ret)//非0则失败 { printf("%s fail!return code is %d ", command, ret); } } /************************************************************* Description: //我的自定义直接获取数据函数 Input://handle卡链接 iaxisNum 轴的总数量 iaxislist 轴号列表 fDposlist输出的命令位置值 fMposlist 输出的反馈位置值 iAxisstatuslist 输出的轴状态位置值，按位对应 startIn 要获取起始的IN编号 endIn 要获取结束的IN编号 iIn 输出的IN状态,按位对应 startOut 要获取起始的OUT编号 endOut 要获取结束的OUT编号 iOut 输出的OUT状态,按位对应 Output: // Return: //错误码 *************************************************************/ int Demo_Direct_MyGetData(ZMC_HANDLE handle,int iaxisNum, int* iaxislist, float* fDposlist,float* fMposlist,int32* iAxisstatuslist,int startIn , int endIn,int *iIn,int startOut , int endOut,int *iOut) { char cmdbuff[2048]; char tempbuff[2048]; char cmdbuffAck[20480]; //若传进来的地址为空，则退出 if(NULL == iaxislist || NULL == fDposlist || NULL == fMposlist || NULL == iAxisstatuslist || NULL == iIn || NULL == iOut) { return ERR_AUX_PARAERR; } //若传进来的结束编号小于起始编码，则退出 if ((endIn
         
          1000) { return ERR_AUX_PARAERR; //参数错误，字符串拼接过长 } } //拼接MPOS f
          or(i=0;i
          
           1000) { return ERR_AUX_PARAERR; //参数错误，字符串拼接过长 } } //拼接AXISSTATUS for (i=0;i
           
            1000) { return ERR_AUX_PARAERR; //参数错误，字符串拼接过长 } } int32 ostart,istart,iend,oend; //一次最多32个 bool addflag; addflag=false; int32 temp; //一次最多32个 int32 temp2; //一次最多32个 temp=endIn-startIn+1; if(temp%32==0) { temp=temp/32; } else { temp=temp/32+1; } //拼接IN for (i=0;i
            
             endIn) { iend=endIn; } //生成命令 sprintf(tempbuff, "IN(%d,%d),", istart,iend); strcat(cmdbuff, tempbuff);//字符串拼接 if (strlen(cmdbuff)>1000) { return ERR_AUX_PARAERR ; //参数错误，字符串拼接过长 } } temp2=endOut-startOut+1; if (temp2%32 == 0) { temp2=temp2/32; } else { temp2=temp2/32+1; } //拼接OUT for (i=0;i
             
              endOut) { oend=endOut; } //生成命令 sprintf(tempbuff, "OUT(%d,%d)", ostart,oend); strcat(cmdbuff, tempbuff);//字符串拼接 if (i
              
               1000) { return ERR_AUX_PARAERR; //参数错误，字符串拼接过长 } } printf("拼接的字符串： ",cmdbuff); printf("%s ",cmdbuff); ret=ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); if(ERR_OK != ret) { return ret; } //printf("%s ",cmdbuffAck); //printf("%d ",strlen(cmdbuffAck)); // if(0 == strlen(cmdbuffAck)) { return ERR_NOACK; } float ftempbuff[200]; int itempbuff[200]; ZAux_TransStringtoFloat(cmdbuffAck,iaxisNum*2,ftempbuff);//字符串转换为浮点数 //DPOS输出 for(i=0;i
               
                0) ) { j++; } //转换成位 tempval=d_in[j]>>(i-32*j); printf(" IN(%d):%d",i,tempval &(0x01)); if (((i%8)==0)&&(i>0) ) { printf(" "); } } printf(" "); printf("获取到的输出口状态： "); j=0; for (i=0;i<=33;i++) { if (((i%32)==0)&&(i>0) ) { j++; } //转换成位 tempval=d_out[j]>>(i-32*j); printf(" OUT(%d):%d",i,tempval &(0x01)); if (((i%8)==0)&&(i>0) ) { printf(" "); } } printf(" "); Sleep(20000); ret = ZAux_Close(handle); //关闭连接 commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判断指令是否执行成功 printf("connectionclosed! "); handle = NULL; return 0; }

（2）一行命令执行多条不同类型缓冲指令

一般点胶行业、木工行业用的较多的是连续轨迹，连续轨迹之间有插入缓冲输出，如果把运动和连续轨迹分开发送的话，难免会有局限性，可以通过自己单独封装运动函数，来达到一行命令执行多个函数的效果。例：假设控制一个XY两轴平台，从坐标点（0，0），（100，0）（输出口0输出50ms） → （100，100）（输出口0输出50ms） → （0，100）（输出口0输出50ms） → （0，0）（输出口0输出50ms）的轨迹，则可以通过自己封装，用一条函数，快速发送下去。一行命令执行多个函数程序如下：

// test1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 // #include "stdafx.h" #include
        
         #include "zmotion.h" #include "zauxdll2.h" void commandCheckHandler(const char *command, int ret) { if (ret)//非0则失败 { printf("%s fail!return code is %d ", command, ret); } } /************************************************************* Description: //我的自定义运动函数 Input: //handle 卡链接 iMoveLen填写的运动长度 iaxisNum 参与运动总轴数 iaxislist 轴号列表 fPoslist 距离列表 iout 缓冲输出口 outlist 缓冲输出列表(每条运动，决定是否输出，0为不输出，1为在运动后输出) outtime 缓冲输出时间 Output: // Return: //错误码 *************************************************************/ int Demo_Direct_MyMoveABS(ZMC_HANDLE handle,int iMoveLen,int iaxisNum, int* iaxislist, float* fPoslist,int iout,int *outlist,int outtime) { char cmdbuff[2048]; char tempbuff[2048]; charcmdbuffAck[20480]; //若传进来的地址为空，则退出 int ret=0; int i; //先读取剩余直线缓冲 int iBuffLen = 0; ret = ZAux_Direct_GetRemain_LineBuffer(handle,iaxislist[0],&iBuffLen); if(iBuffLen <= iMoveLen*2) { return 1002; //运动缓冲不够 } //生成命令 sprintf(cmdbuff, "BASE("); //拼接运动轴列表 for (i=0;i
         
          1000) { return ERR_AUX_PARAERR; //参数错误，字符串拼接过长 } } sprintf(tempbuff,"%d) ",iaxislist[i]);//生成对应命令的字符串 strcat(cmdbuff,tempbuff); //拼接运动 for (i=0;i
          
           1000) { return ERR_AUX_PARAERR; //参数错误，字符串拼接过长 } ret=ZAux_DirectCommand(handle,cmdbuff,cmdbuffAck,2048); return ret; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { char *ip_addr = (char *)"127.0.0.1"; //控制器IP地址 ZMC_HANDLE handle = NULL; //连接句柄 int ret = ZAux_OpenEth(ip_addr, &handle); //连接控制器 if(ERR_SUCCESS!=ret) { printf("控制器连接失败! "); handle = NULL; Sleep(2000); return -1; } printf("控制器连接成功！ "); ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,0,1);//设置轴0轴类型为1 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetAtype(handle,1,1);//设置轴1轴类型为1 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAtype", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,0,100);//设置轴0脉冲当量为100 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetUnits(handle,1,100);//设置轴1脉冲当量为100 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetUnits", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,0,500);//设置轴0加速度 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetAccel(handle,1,500);//设置轴1加速度 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetAccel", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,0,500);//设置轴0减速度 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetDecel(handle,1,500);//设置轴1减速度 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,0,0);//设置轴0 DPOS清0 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetDpos(handle,1,0);//设置轴1 DPOS清0 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDpos", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,0,100);//设置轴0速度 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetSpeed(handle,1,100);//设置轴1速度 commandCheckHandler("ZAux_Direct_SetDecel", ret) ;//判断指令是否执行成功 ret =ZAux_Direct_SetMerge(handle,0,1);//设置开启连续插补（开启主轴的即可，如轴0，轴1插补，轴0为主轴，主轴号取决于连续插补运动指令轴列表的第一个轴号） int axis[2]={0,1}; float POS[12]={0,0,0,100,100,100,100,0,0,0}; int otlist[5]={0,1,1,1,1}; ZAux_Trigger(handle);//触发示波器 ret = Demo_Direct_MyMoveABS(handle,5,2,axis,POS,0,otlist,50);// commandCheckHandler("Demo_Direct_MyMoveABS",ret);//判断指令是否执行成功 Sleep(20000); ret = ZAux_Close(handle); //关闭连接 commandCheckHandler("ZAux_Close", ret) ;//判断指令是否执行成功 printf("connectionclosed! "); handle = NULL; return 0; }

示波器采样波形如图所示：