上节课程给大家介绍了ZMC432CL-V2硬件接口(详情点击→步进的光栅尺全闭环EtherCAT运动控制器ZMC432CL-V2(一)：硬件接口介绍)。

　　本节主要讲解如何通过C#编写程序调试ZMC432CL-V2的脉冲闭环功能。

　　一、ZMC432CL-V2产品简介

　　ZMC432CL-V2高性能多轴运动控制器是一款兼容EtherCAT总线和脉冲型的独立式运动控制器，具备高速实时反馈功能，支持脉冲全闭环控制，能够实现高精度、高响应速度的运动控制。高精度定位，有效消除机械传动误差，满足高精密加工场景应用要求。

　　1.ZMC432CL-V2硬件功能

　　(1)丰富的运动控制功能：支持直线、圆弧、空间圆弧、螺旋插补等。(2)硬件接口丰富：支持脉冲轴(带编码器反馈)和EtherCAT总线轴，具备24路输入和12路输出的通用IO，部分为高速IO，2路模拟量输出(DA)。(3)EtherCAT刷新周期最快达250us，满足高速通信需求。(4)支持4通道硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出，适用于多通道视觉飞拍等场合。(5)支持掉电检测、掉电存储，多种程序加密方式，能够有效防止系统故障，保护项目工程文件数据，并提高系统的可靠性。(6)通过纯国产IDE开发环境RTSys进行项目开发，可实时仿真、在线跟踪以及诊断与调试，简便易用，支持多种高级上位机语言联合编程进行二次开发。

　　ZMC432CL-V2产品介绍视频

　　更多关于ZMC432CL-V2详情介绍点击→步进控制的光栅尺全闭环解决方案：32轴EtherCAT总线运动控制器ZMC432CL-V2。

　　二、C#语言如何调用ZMotion的动态库进行项目开发

　　(一)新建WinForm项目并添加函数库

　　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。

　　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“01 PC函数库V2.1”文件夹。

　　3)选择“Windows平台”文件夹。

　　4)选择“C#”文件夹，里面有32位和64位的动态库和例程。

　　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bin\debug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。

　　三、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.控制器/卡接口之链接控制器，获取链接句柄。

　　3.万能指令之在线命令。

　　有一些使用频率较低的Basic指令我们没有封装到上位机的辅助库中，如果用户上位机需要调用对应的Basic指令的话，可以通过在线命令自行进行相关指令封装。

　　四、C#编写例程调试ZMC432CL-V2的脉冲闭环功能

　　1.通过在线命令封装脉冲闭环功能对应的上位机接口。

　　(1)右击【项目】→【添加】→【新建项】→【新建C#类】，这里新建了一个MyFullCloseLoop的C#类。

　　(2)查询Basic对应指令的使用说明，封装一个设置轴比例增益的上位机接口。

　　/// /// 设置轴的比例增益/// /// 连接句柄/// 轴号/// 比例增益P的值/// 错误码public int ZAux_Direct_SetPGain(IntPtr handle, int iaxis, float fValue){ String cmdbuff; //定义命令字符串 //判断轴数是否超标 StringBuilder cmdbuffAck = new StringBuilder(1024); if (iaxis > MAX_AXIS_AUX) { return ERR_AUX_PARAERR; } //生成命令，根据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); //调用命令执行函数 return zmcaux.ZAux_DirectCommand(handle, cmdbuff, cmdbuffAck, 2048); }

　　(3)查询Basic对应指令的使用说明，封装一个获取轴比例增益的上位机接口。

　　·

　　/// /// 获取轴的比例增益/// /// 连接句柄/// 轴号/// 获取的轴比例增益P的值/// 错误码public int ZAux_Direct_GetPGain(IntPtr handle, int iaxis, ref float fValue){ String cmdbuff; //定义命令字符串 StringBuilder cmdbuffAck = new StringBuilder(1024); //定义接受返回的结果字符串 //判断轴数是否超标 if (iaxis > MAX_AXIS_AUX) { return ERR_AUX_PARAERR; } //生成命令 ?类似于C的printf指令，用于打印，打印出来的字符串通过cmdbuffAck去接收 cmdbuff = string.Format("?P_Gain({0}) ", iaxis); //调用命令执行函数 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)封装好的脉冲闭环功能相关的上位机接口。

　　2.C#闭环功能的测试例程的编写。

      (1)脉冲闭环测试例程界面的设计。

　　(2)【连接】按钮如何连接控制器。

　　int Err = 0; //接口返回的错误码int LinkMode = 2; //FastOpen接口连接类型的介绍 1-COM 2-ETH 4-PCI 5-LOCALErr = zmcaux.ZAux_FastOpen(LinkMode, Buffer, 2000, out g_handle);if (Err == 0){ // 修改按钮文字 LinkStatus.Text = "链接状态：OK"; // 修改按钮背景色 LinkStatus.BackColor = Color.FromArgb(192, 255, 192); //相关参数初始化 AxisParaSet(); //进行PID参数的初始化 PidParaSet(); //打开定时器 Timer.Start();}else{ // 修改按钮文字 LinkStatus.Text = "链接状态：Ng"; // 修改按钮背景色 LinkStatus.BackColor = Color.FromArgb(255, 192, 192); //关闭定时器 Timer.Stop();}

　　(3)【更新PID参数】按钮如何打开和关闭脉冲闭环功能，如何更新PID参数。

　　·

　　//将上位机设置的PID参数更新到控制器private int PidParaSet(){ float TempFloat = 0; float TempDpos = 0, TempMpos = 0; bool TempInt = false; MyFullClosedLoop CloseLoop = new MyFullClosedLoop(); String CompareStr = "闭环已开"; String TempStr = IsClosedLoop.Text; //打开全闭环去控制轴运动 if (TempStr == CompareStr) { //获取轴位置，如果DPOS和MPOS相差太大不能打开脉冲闭环,保证安全 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("规划位置和反馈位置相差太大，无法启动闭环功能!!!!"); return -1; } //更新比例增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetPGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaP.Text)); //更新积分增益 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)); //更新速度前馈增益 CloseLoop.ZAux_Direct_SetVffGain(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaVF.Text)); //更新加速度前馈增益 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：在打开servo之前打开encoder_servo后要完成一次atype由0变为4的切换，否则会报axis:0 config not support Servo. //1、先打开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变为4的切换 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、打开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("闭环参数配置完成, 轴全闭环功能打开成功。"); } else { Console.WriteLine("轴闭环开关Servo打开失败, 导致脉冲全闭环开启失败!!!"); return -1; } } else { Console.WriteLine("轴编码器闭环EncoderServo打开失败, 导致脉冲全闭环开启失败!!!"); return -1; }

　　} else { //关闭全闭环的功能 //1、关闭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("轴EncoderServo关闭失败!!!"); return -1; } //2、关闭EncoderServo后需要完成ATYPE的切换，保证完全关闭闭环功能 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、关闭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("轴Servo关闭失败!!!"); return -1; } } return 0;}

　　(4)【更新轴参数】按钮如何完成轴参数的更新。

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　　//更新轴参数private void AxisParaSet(){ //设置最大随动误差FE_LIMIT zmcaux.ZAux_Direct_SetFeLimit(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 500); //更新编码器齿轮比 (如果发N个脉冲，实际编码器反馈M个脉冲，编码器齿轮比要设置成 N/M) zmcaux.ZAux_Direct_EncoderRatio(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), int.Parse(EncoderRatioMol.Text), int.Parse(EncoderRatioDenom.Text)); //更新脉冲当量，一般脉冲当量设置成机台运动1mm需要的脉冲数 zmcaux.ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaUnits.Text)); //全闭环的功能需要把ATYPE设置成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、减速度 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); //是否启用SS曲线 if (CurveIsSS.Checked) { //启用SS曲线,VP_MODE模式设置成7即可 //上位机旧库没有现成设置VP_MODE的接口，直接在线命令去封装，在线命令是万能接口 string CmdBuff = string.Format("VP_MODE({0}) = 7 ", int.Parse(AxisId.Text)); zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, CmdBuff, Buff, 512); } else { //启用S曲线,VP_MODE模式设置成0即可 //上位机旧库没有现成设置VP_MODE的接口，直接在线命令去封装，在线命令是万能接口 string CmdBuff = string.Format("VP_MODE({0}) = 0 ", int.Parse(AxisId.Text)); zmcaux.ZAux_DirectCommand(g_handle, CmdBuff, Buff, 512); //S曲线模式，S曲线时间sramp是有效果的，需要设置一下 zmcaux.ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), float.Parse(text_ParaSramp.Text)); }}

　　(5)【手动】按钮如何控制脉冲轴的点动与寸动。

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　　//X-鼠标按下private void ButtonHangRev_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked) { //寸动运动 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), -1 * float.Parse(InchDis.Text)); } else { //手动运动 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), -1); }}//X-鼠标松开private void ButtonHangRev_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked == false) { //手动运动停止 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 2); }}//X+鼠标按下private void ButtonHangFwd_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked) { //寸动运动 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Move(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 1 * float.Parse(InchDis.Text)); } else { //手动运动 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Vmove(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 1); }}//X+鼠标松开private void ButtonHangFwd_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e){ if (IsInchMode.Checked == false) { //手动运动停止 zmcaux.ZAux_Direct_Single_Cancel(g_handle, int.Parse(AxisId.Text), 2); }}

　　五、通过RTSys的示波器对比开环控制和全闭环控制的情况

　　示波器的使用可以参考正运动小助手的历史推文《运动控制看的更清楚细致!RTSys示波器功能简介 (qq.com)》。

　　1.开环控制情况分析

　　测试发现：步进驱动器的开环控制，运动过程中随动误差(规划位置和光栅尺反馈位置的差值)一直维持在0.02个用户单位左右(这里一个用户单位即一个UNITS设置的是1mm)，当运动结束时光栅尺的反馈位置和指令规划位置也不相等，大概差了0.0015个用户单位，折算为脉冲数是0.0015*用户单位=3个脉冲。

　　2.闭环控制情况分析

　　测试发现：步进驱动器的闭环控制，运动过程中随动误差(规划位置和光栅尺反馈位置的差值)除了启动和停止以外大部分保持在0个脉冲当量左右，相比较开环控制有较大的提升，当运动结束时光栅尺的反馈位置和指令规划位置也是相等的。

　　六、总结

　　1.启用控制器闭环的时候注意要在打开encoder_servo后，打开servo之前要完成一次ATYPE从0到4的切换，这样才可以正常打开控制器闭环的功能。

       2.启用控制器闭环同时还需要打开单轴使能axis_enable，这样才能保证控制器闭环的正常启用。

　　3.为保证控制器闭环功能的完全关闭，在关闭ENCODER_SERVO后需要完成一次 ATYPE从0到4的切换，这样才能保证控制器闭环功能完全关闭。

完整代码获取地址

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　　本次，正运动技术步进的光栅尺全闭环EtherCAT运动控制器ZMC432CL-V2(三)：C#编程调试，就分享到这里。

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