简单易用的以太网数据采集卡应用开发之C#

本文导读

今天，正运动小助手给大家分享一下以太网IO卡之ECI0016PA系列数据采集卡的用法，C#语言进行ECI数据采集卡的开发以及测试多个IO读写的交互速度，以及示波器曲线采集。

一、硬件介绍

ECI0016PA/ECI00PAB等ECI0系列运动控制卡支持以太网、RS232通讯接口和电脑相连，接收电脑的指令运行，可以通过CAN总线连接各个扩展模块，从而扩展输入输出点数。ECI0016PAB与ECI0016PA区别：ECI0016PAB支持脱机Basic语言。

ECI0016PAECI0016PAB 数据采集卡

ECI0016PA/ECI0016PAB等ECI0系列采用了优化的网络通讯协议，可以实现实时的逻辑控制和IO状态的监控。

ECI0016PA/ECI0016PAB等ECI0系列IO卡的应用程序可以使用VC、VB、VS、C++、C#等软件开发，程序运行时需要动态库zmotion.dll，调试时可以将RTSys软件同时连接控制器，从而方便调试、方便观察。

ECI0016PA/ECI0016PAB产品特点

ECI0016PA/ECI0016PAB基本资源8个NPN输入，8个NPN输出，12个模拟量输入（16位分辨率，-10V-+10V量程），2个模拟量输出（12位分辨率，-10V-+10V量程）。

ECI0016PA，在默认未连接，默认自带浮地值2.5V左右浮地值，这个不具参考意义，连接到负载之后，以得到的电压为准。

ECI0016PA以太网的通讯交互速率，一万次以太网网络获取基本资源（ps：板子上12个AD，2个DA，8个IN，8个OUT为基本硬件资源）为7秒，也就是平均1次获取资源信息小于1ms左右（实际通讯效率与网卡有关），如果获取传输资源信息减少则通讯速率可提升至更快。

ECI0016PAB，可支持掉线检测，软件掉线，板卡自动置位输出；板卡掉线，软件层可以通过定时心跳检测，获取掉线情况等。

二、接线参考

1、通用输入口电路图

2、通用输入口接线参考图

3、通用输出口电路图

4、通用输出口接线参考图

5、模拟量输入输出规格

6、模拟量输入输出接线参考图

7、控制器基本信息

三、ZCAN扩展方法

1、当ECI0016PA本体所带的IO数量不满足使用时，可通过ZCAN把ECI0016PA当成主站，搭配ZIO扩展版扩展所需IO数量。

ECI0016PA当主站接线示意图如下：

ECI0016PA控制卡采用双电源供电，ZIO扩展模块采用双电源供电，使用时扩展模块的主电源和控制卡的主电源可共用一路电源。ECI0016PA控制卡和ZIO扩展模块用不同电源供电时，控制卡电源GND要连接扩展模块电源的GND，否则可能烧坏CAN。

CAN总线上连接多个ZIO扩展模块时，在CAN总线的左右两端各接一个120欧的电阻，对于具有8位拨码的扩展模块，终端电阻可通过拨码实现。

2、当有别的主卡，不需要ECI0016PA当主站，想把ECI0016PA的资源扩展到主卡上，搭配主卡使用时，可以把ECI0016PA当成从站扩展上去。

ECI0016PA当成从站接线示意图如下：

CAN总线上连接多个ZIO扩展模块时，在CAN总线的左右两端各接一个120欧的电阻，对于具有8位拨码的扩展模块，终端电阻可通过拨码实现。

为保证通讯质量，请使用双绞屏蔽线，屏蔽层接地，控制器和扩展模块内部电源请使用同一个电源。

因为ECI0016PA没有拨码开关，所以当ECI0016PA设置为从站时，需用RTSys软件连接到ECI0016PA板卡，手动设置从站ID。

CANIO_ADDRESS = 1 '设置CAN ID为1，此时为从端，波特率500Kbps，作为ZCAN从站使用，IO起始地址为32（16+16*1）. CANIO_ADDRESS = 2 '设置CAN ID为2，此时为从端，波特500Kbps，作为ZCAN从站使用，IO起始地址为48（16+16*2）. CANIO_ADDRESS = 3 '设置CAN ID为3，此时为从端，波特500Kbps，作为ZCAN从站使用，IO起始地址为64（16+16*3）. CANIO_ADDRESS = 4 '设置CAN ID为4，此时为从端，波特500Kbps，作为ZCAN从站使用，IO起始地址为80（16+16*4）. CANIO_ADDRESS = 2 +256 '设置CAN ID为2，此时为从端，波特250Kbps，作为ZCAN从站使用，IO起始地址为48（16+16*2）. CANIO_ADDRESS = 2 +512 '设置CAN ID为2，此时为从端，波特125Kbps，作为ZCAN从站使用，IO起始地址为48（16+16*2）. CANIO_ADDRESS = 2+768 '设置CAN ID为2，此时为从端，波特1Mbps，作为ZCAN从站使用，IO起始地址为48（16+16*2）.

四、C#语言进行ECI IO控制卡的开发

1.在VS2010菜单“文件”→“新建”→“项目”，启动创建项目向导。

2.选择开发语言为“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗体应用程序。

3.找到厂家提供的光盘资料里面的C#函数库，路径如下（32位库为例）。

1）进入厂商提供的光盘资料找到“04PC函数”文件夹，并点击进入。

2）选择“函数库2.1”文件夹。

3）选择“Windows平台”文件夹。

4）根据需要选择对应的函数库，这里选择32位库。

5）解压C#压缩包,里面有C#对应的函数库。

6）函数库具体路径如下。

4.将厂商提供的C#的库文件以及相关文件复制到新建的项目中。

1）将zmcaux.cs文件复制到新建的项目里面中。

2）将zaux.dll和zmotion.dll文件放入bindebug文件夹中。

5.用vs打开新建的项目文件，在右边的解决方案资源管理器中点击显示所有文件，然后鼠标右击zmcaux.cs文件，点击包括在项目中。

6.双击Form1.cs里面的Form1，出现代码编辑界面，在文件开头写入using cszmcaux，并声明控制器句柄g_handle。

7.OCX控件注册。zmotion.dll,ZScope.lib、ZScope.ocx放到C盘文件目录下，然后管理员权限打开CMD，发送regsvr32 C:ZScope.ocx注册控件，注册成功，会弹窗提示。

8.工具栏添加COM组件。工具→选择工具箱项→COM组件→勾选ZScope组件→确定。

9.至此，项目新建完成，可进行C#项目开发。

五、PC函数介绍

1、PC函数手册可在光盘资料查看，具体路径如下。

2、链接控制器，获取链接句柄。

3、快速读取多个输入口当前状态接口说明。

4、快速读取多个输出口当前状态接口说明。

六、C#快速读取多个IO状态的测试例程

1.例程界面

2.相关代码

（1）链接按钮的事件处理函数中调用链接控制器的接口函数ZAux_FastOpen（），与控制器进行链接，链接成功后定时器2，自动监控控制器的IO以及模拟量状态。

//链接 private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { LinkType = comboBox1.Text; if (LinkType == "网口") { byte[] tempbuff = new byte[257]; //接收的返回的字符 if (g_handle == (IntPtr)0) { Adrr = comboBox2.Text; if (System.Text.RegularExpressions.Regex.IsMatch(Adrr, "[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}")) //网口字符串格式判断 { string[] ips = Adrr.Split('.'); if (ips.Length == 4 || ips.Length == 6) { if (System.Int32.Parse(ips[0]) < 256 && System.Int32.Parse(ips[1]) < 256 & System.Int32.Parse(ips[2]) < 256 & System.Int32.Parse(ips[3]) < 256) { //ret = zmcaux.ZAux_OpenEth(Adrr, out g_handle); ret = zmcaux.ZAux_FastOpen(2, Adrr, 1000, out g_handle); if (0 != ret) { MessageBox.Show("找不到控制器"); return; } this.Text = "简单易用的以太网模拟量采集控制卡(已连接,连接方式:网口)"; axZScope1.SetControllerIP((int)IPToUInt64(Adrr)); //axZScope1.SetControllerIP(100772032); } else { MessageBox.Show("Ip地址输入格式错误！"); return; } } else { MessageBox.Show("Ip地址输入格式错误！"); return; } } else { MessageBox.Show("Ip地址输入格式错误！"); return; } } } else { byte[] tempbuff = new byte[1024]; //接收的返回的字符 if (g_handle == (IntPtr)0) { ret = zmcaux.ZAux_FastOpen(1, comboBox2.Text, 1000, out g_handle); f (0 != ret) { MessageBox.Show("找不到控制器"); return; } this.Text = "简单易用的以太网模拟量采集控制卡(已连接,连接方式:串口)"; StringBuilder radBuff= new StringBuilder(2048); ret=zmcaux.ZAux_Execute(g_handle, "?IP_ADDRESS", radBuff, 2048); if (ret == 0) { int ival = Convert.ToInt32(radBuff.ToString()); axZScope1.SetControllerIP(ival); } } } //加载心跳配置文件，若ECI0016PAB（脱机版本支持） float pfValue=0; int times = 0; StringBuilder radBuff1= new StringBuilder(2048); StringBuilder radBuff2= new StringBuilder(2048); StringBuilder radBuff3= new StringBuilder(2048); zmcaux.ZAux_GetControllerInfo(g_handle, radBuff1, radBuff2, radBuff3); textBox12.Text = radBuff1.ToString(); ret = zmcaux.ZAux_Direct_GetUserVar(g_handle, "Heart_Time", ref pfValue);//获取板卡脚本（basic）变量，确认脚本有无加载 if (ret!=0) { textBox1.Text="未加载"; textBox2.Text = "未加载"; } else { ret = zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle, "Heart_StarFlag", ref Sys_HeartStarFlag);//获取心跳是否启用 ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle, "Heart_Time", ref times);//超时时间 ret += zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle, "OutList_Address", ref Sys_HeartModbusStar);//急停OUTmodbus_long起始地址(Ps:3系列以下，自定义变量为24位浮点数，32位精度丢失，用modbus_long来代替) ret += zmcaux.ZAux_Modbus_Get4x_Long(g_handle, 0, 4, Sys_HeartIo); if (ret != 0) { MessageBox.Show("err:心跳参数获取异常！"); } if (Sys_HeartStarFlag == 1) { textBox1.Text = "启用"; } else { textBox1.Text = "未启用"; } textBox2.Text = times.ToString(); textBox4.Text = Sys_HeartModbusStar.ToString(); List_Draw(sender, e); } }

（2）通过定时器，监控控制器的多个IO状态，以及模拟量状态。以下演示，实际接线把OUT0接入到了IN0，DA0接入到了AD0，即操作OUT0以及DA0时，对应的输入会有变化。

public void draw_io() { if (g_handle != (IntPtr)0) { Graphics g = this.groupBox4.CreateGraphics(); Pen redPen = new Pen(Color.FromArgb(245, 115, 103), 13);//红色 Pen greenPen = new Pen(Color.FromArgb(132,239,109), 13);//绿色 Font drawFont = new Font("Arial", 9); SolidBrush drawBrush = new SolidBrush(Color.Black);//画刷颜色 zmcaux.ZAux_GetModbusIn(g_handle,0,7,in_state); zmcaux.ZAux_GetModbusOut(g_handle, 0, 7, out_state); for (int i = 0; i < 8; i++) { if (((in_state[0] > > i) & 1) == 1) { g.DrawEllipse(greenPen, new Rectangle(60 + 50 * i, 38, 13, 13)); //红色，无信号 g.DrawString("IN" + i.ToString(), drawFont, drawBrush, new PointF(55 + 50 * i, 38)); } else { g.DrawEllipse(redPen, new Rectangle(60 + 50 * i, 38, 13, 13)); //红色，无信号 g.DrawString("IN" + i.ToString(), drawFont, drawBrush, new PointF(55 + 50 * i, 38)); } if (((out_state[0] > > i) & 1) == 1) { btn[i].BackColor = Color.FromArgb(132, 239, 109); btn[i].Checked = true; } else { btn[i].BackColor = Color.FromArgb(245, 115, 103); btn[i].Checked = false; } } } } //定时器2 private void timer2_Tick(object sender, EventArgs e) { if (g_handle != (IntPtr)0) { draw_io(); int iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetAD(g_handle, Convert.ToInt32(comboBox3.Text), ref mAd_rVal); if (iret == 0) { textBox5.Text = mAd_rVal.ToString(); mAd_rVal1 = ((mAd_rVal - 32768) / 32768)*10; textBox8.Text = mAd_rVal1.ToString(); }else { textBox5.Text = "err"; textBox8.Text = "err"; } iret = zmcaux.ZAux_Direct_GetDA(g_handle, Convert.ToInt32(comboBox4.Text), ref mDa_rVal); if (iret == 0) { textBox6.Text = mDa_rVal.ToString(); mDa_rVal1 = ((mDa_rVal - 2047) / 2048) * 10; textBox7.Text = mDa_rVal1.ToString(); } else { textBox6.Text = "err"; textBox7.Text = "err"; } } }

（3）心跳检测脚本加载，心跳启动后，软件掉线，板卡自动打开设置输出口，板卡掉线，软件检测弹窗。（ECI0016PA不支持）

①配置加载：

//配置加载 private void button9_Click(object sender, EventArgs e) { if (g_handle != (IntPtr)0) { string currentPath = System.AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory; m_FilePath = currentPath + "config\Heartbeat.bas"; // MessageBox.Show(m_FilePath);//获取软件目录下的心跳bas文件 ret = zmcaux.ZAux_BasDown(g_handle, m_FilePath, 1); //心跳下载到ROM if (0 != ret) { MessageBox.Show("心跳下载到ROM失败"); return; } else { Thread.Sleep(1000);//延时1S,确保程序加载完成 int times = 0; ret = zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle, "Heart_StarFlag", ref Sys_HeartStarFlag);//获取心跳是否启用 if (ret != 0) { MessageBox.Show("err:心跳参数获取异常！"); return; } ret = zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle, "Heart_Time", ref times);//超时时间 if (ret != 0) { MessageBox.Show("err:心跳参数获取异常！"); return; } ret = zmcaux.ZAux_Direct_GetVariableInt(g_handle, "OutList_Address", ref Sys_HeartModbusStar);//急停OUTmodbus_long起始地址(Ps:3系列以下，自定义变量为24位浮点数，32位精度丢失，用modbus_long来代替) if (ret != 0) { MessageBox.Show("err:心跳参数获取异常！"); return; } ret = zmcaux.ZAux_Modbus_Get4x_Long(g_handle, 0, 4, Sys_HeartIo); if (ret != 0) { MessageBox.Show("err:心跳参数获取异常！"); return; } if (Sys_HeartStarFlag == 1) { textBox1.Text = "启用"; } else { textBox1.Text = "未启用"; } textBox2.Text = times.ToString(); textBox4.Text = Sys_HeartModbusStar.ToString(); List_Draw( sender, e); MessageBox.Show("心跳配置文件下载到ROM成功！"); } } else { MessageBox.Show("未链接！"); } }

②心跳启停：

//心跳启动 private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { Sys_HeartIo[0] = 0; for (int i = 0; i < 8; i++) { if (Convert.ToInt32(dataGridView1.Rows[i].Cells["Column1"].Value) == 1) { Sys_HeartIo[0] = (Sys_HeartIo[0]) | (1 < < i); } } ushort start = (ushort)Convert.ToInt32(textBox4.Text); ret = zmcaux.ZAux_Modbus_Set4x_Long(g_handle, start, 4, Sys_HeartIo); if (ret != 0) { MessageBox.Show("启动失败！"); return; } int iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUserVar(g_handle, "Heart_StarFlag", 1); //发送心跳信号 if (ret != 0) { MessageBox.Show("启动失败！"); return; } textBox1.Text = "启用"; timer1.Interval = Convert.ToInt32(textBox3.Text); timer1.Enabled = true;//使能定时器1 } //心跳关闭 private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { timer1.Stop(); textBox1.Text = "未启用"; }

③软件心跳扫描：

//定时器1 private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e) { if (g_handle != (IntPtr)0) { int iret = zmcaux.ZAux_Direct_SetUserVar(g_handle, "Heart_Status", 0); //发送心跳信号 if (iret == 3402 || iret > 20000) //通信超时或链接断开 { //PC通信异常 Sys_HeartAddNum++; if (Sys_HeartAddNum > 3) { g_handle = (IntPtr)0; this.Text = "简单易用的以太网模拟量采集控制卡"; textBox1.Text = "未启用"; timer1.Enabled = false;//定时器1 MessageBox.Show("链接断开！"); } } else { Sys_HeartAddNum = 0; } } }

④板卡内部basic扫描：

'*************************************心跳相关变量定义************************ Global Heart_StarFlag '通讯标识变量 Global Heart_Status '通讯标识变量 Global CONST Heart_Time=200 '心跳超时时间 Global Heart_OutNum '急停OP数量 Global OutList_Address '急停OUTmodbus_long起始地址(Ps:3系列以下，自定义变量为24位浮点数，32位精度丢失，用modbus_long来代替) GLOBAL CONST cVer=CONTROL Heart_StarFlag =-1 Heart_Status = 0 Heart_OutNum = 10 OutList_Address =0 dim i,j WHILE TRUE WAIT until Heart_StarFlag = 1 '等待PC软件连接 wa Heart_Time 'PC连接之后，延时一个超时时间，避免上位 if cVer >0 and cVer< 2619 THEN 'eci1408,2418,2618不支持modbus用法 WHILE TRUE if Heart_Status = 0 then Heart_Status = 1 '等待PC上修改通讯变量 ticks = Heart_Time '超时判断处理，等待PC上修改Heart_Flag = 0 WAIT until ticks < 0 or Heart_Status=0 if Heart_Status = 1 THEN RAPIDSTOP(2) WAIT IDLE for i = 0 to 3 for j=0 to 31 if ((MODBUS_LONG(OutList_Address+i*2) >>j)and 1) THEN op(i*32+j, ON) ELSE op(i*32+j, OFF) ENDIF NEXT next Heart_StarFlag=-1 Heart_Status = 0 EXIT WHILE Endif WEND ELSE WHILE TRUE if Heart_Status = 0 then Heart_Status = 1 '等待PC上修改通讯变量 ticks = Heart_Time '超时判断处理，等待PC上修改Heart_Flag = 0 WAIT until ticks < 0 or Heart_Status=0 if Heart_Status = 1 THEN RAPIDSTOP(2) WAIT IDLE for i = 0 to 3 MODBUS_BIT(20000+i*32,20031+i*32)=MODBUS_LONG(OutList_Address+i*2) next Heart_StarFlag=-1 Heart_Status = 0 EXIT WHILE Endif WEND ENDIF WEND end

（4）DA波形仿真测试。实际接线把DA0接入到了AD0，即操作DA0时，对应的AIN也会有变化。此操作，操作DA0，模拟一个幅值为+-10V，周期在400ms左右的一个正弦波形。

//DA输出波形模拟 private void button6_Click(object sender, EventArgs e) { if (g_handle != (IntPtr)0) { // 定义参数 int tmp= Convert.ToInt32(comboBox4.Text); // 创建线程，并在lambda表达式中使用参数 Thread t = new Thread(() = > { // 在这里可以使用myParameter ret = zmcaux.ZAux_Direct_SetDA(g_handle, tmp, 0); if (ret != 0) { MessageBox.Show("设置失败！"); return; } zmcaux.ZAux_Trigger(g_handle); for (int i = 0; i < 799; i++) { mDa_wVal = (float)(2047 * Math.Sin((Math.PI * i) / 100) + 2048); zmcaux.ZAux_Direct_SetDA(g_handle, tmp, mDa_wVal); Thread.Sleep(1); } MessageBox.Show("模拟完成！"); }); t.Start(); } }

（5）网口通讯速率验证。

//通讯速度测试函数 private void button7_Click(object sender, EventArgs e) { StringBuilder radBuff = new StringBuilder(20480); String tmp="?IN(0,8)n"; //获取卡上的所有IN tmp = tmp + "?OP(0,8)n"; //获取卡上所有OUT状态 int i; for (i = 0; i < 12; i++) //获取卡上所有AIN值 { tmp = tmp + "?AIN(" + i.ToString() + ")n"; } for (i = 0; i < 2; i++) //获取卡上所有Aout值 { tmp = tmp + "?AOUT(" + i.ToString() + ")n"; } DateTime beforeDT = System.DateTime.Now; int k = 0; for (i = 0; i < 10000; i++) { ret = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, tmp, radBuff, 20480);//一次通讯，获取卡上所有硬件资源状态 if (ret != 0) { k++; } } DateTime afterDT = System.DateTime.Now; TimeSpan ts = afterDT - beforeDT; //总耗时 ms textBox10.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString("0.00"); MessageBox.Show("失败次数：" + k.ToString()); } private void button8_Click(object sender, EventArgs e) { StringBuilder radBuff = new StringBuilder(20480); int i; String tmp = "?IN(0,32)n"; //获取卡上的所有IN int k; for (i = 1; i < 8; i++) //获取卡上所有AIN值 { k = i * 32; tmp = tmp + "?IN(" + k.ToString() + ",32)n"; } tmp = tmp + "?IN(256,16)n"; for (i = 0; i < 8; i++) //获取卡上所有AIN值 { k = i * 32; tmp = tmp + "?OP(" + k.ToString() + ",32)n"; } tmp = tmp + "?OP(256,16)n"; int length = tmp.Length; for (i = 0; i < 64; i++) { tmp = tmp + "?AIN(" + i.ToString() + ")n"; tmp = tmp + "?AOUT(" + i.ToString() + ")n"; length = tmp.Length; if (length > 1000) //在线命令，每次最多发送1000个字节 { break; } } DateTime beforeDT = System.DateTime.Now; k=0; for (i = 0; i < 10000; i++) { ret = zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, tmp, radBuff, 20480);//一次通讯，获取卡上所有硬件资源状态 if (ret!=0) { k ++; } } DateTime afterDT = System.DateTime.Now; TimeSpan ts = afterDT - beforeDT; //总耗时 ms textBox11.Text = ts.TotalMilliseconds.ToString("0.00"); MessageBox.Show("失败次数："+k.ToString()); }

七、交互速度测试结果

1.基本资源获取耗时/ms（万条函数获取ECI0016PA的基本资源，8个IN，8个OUT，12个AIN，2个DA）。

2.极限资源获取耗时/ms（万条函数获取ECI0016PA的极限资源，最大272个IN，272个OUT，拼接DA/AD，达到一次通讯字符串极限长度1000个字节）。

本次，正运动技术简单易用的以太网数据采集卡应用开发之C#，就分享到这里。

更多精彩内容请关注“正运动小助手”公众号，需要相关开发环境与例程代码，请咨询正运动技术销售工程师。

本文由正运动技术原创，欢迎大家转载，共同学习，一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有，如有转载请注明文章来源。

审核编辑 黄宇