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Windows實時運動控制軟核(二):LOCAL高速接口測試之Qt
深圳市正運動技術有限公司
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今天,正運動小助手給大家分享一下MotionRT7的安裝和使用,以及使用Qt對MotionRT7開發的前期準備。

01 MotionRT7簡介

MotionRT7是深圳市正運動技術推出的跨平臺運動控制實時內核,也是國內首家完全自主自研, 自主可控的Windows運動控制實時軟核。

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1.MotionRT7具備以下特點:

(1)獨立軟件安裝,適合各種Windows電腦; 綠色免安裝,快速體驗; 采用硬件綁定的運行許可證授權(未授權也可試用); 可以方便的配置、啟動、連接、模擬運行等。

(2)與MotionRT其它版本功能兼容,一次開發,可快速切換到嵌入式,Linux各種平臺。

(3)統一函數庫接口,快速的本地LOCAL接口,運動函數調用快至us級別,比普通PCI卡快數十倍。

(4)集成機器視覺,快速搭建各類運動控制+機器視覺的實時應用。

(5)強大多卡功能,最多240 軸聯動,支持跨卡聯動,脈沖與總線聯動,振鏡與平臺聯動,輕松實現位置鎖存 / PSO 等高級功能。

2.持續迭代的運動控制實時內核MotionRT

MotionRT是正運動技術持續建設與發展的運動控制實時內核,已不斷迭代了 7代,從 MotionRT1到 MotionRT7。

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3.MotionRT7采用模塊化軟件架構

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運動控制程序、視覺算法、MotionRT7運動控制引擎,通過高共享內存進行數據交互,大大提升運動控制與機器視覺的交互效率。

用戶自定義功能,融合Gmc、Gear/Cam、Frame、Robotics、CNC 等算法,打造 用戶的專用控制系統。

4.統一開放的API函數

統一完善的SDK庫 ,所有的第三方開發環境同一套API接口,跨平臺的產品架構,提高效率,保持兼容性。

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5.簡單易用的運動控制功能

功能特性:

a.點位運動、直線插補、圓弧插補、螺旋插補、連續軌跡加工;

b.電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、位置鎖存、虛擬軸疊加;

c.S曲線加減速,SS曲線加減速,軌跡運動更柔和;

d.1D/2D/3D高速位置同步輸出PS0,充分滿足視覺飛拍、高速點膠、激光加工;

e.客戶可自定義運動控制算法或者機器人正反解算法;

f. 方便與第三方視覺配合。

6.開放的EtherCAT與配置調試工具

ZDevelop具備開放易用的配置,開發,調試,診斷等工具。而且ZDevelop是個綠色免費的軟件,具備軸調試,軸狀態,示波器等工具。

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MotionRT7廣泛支持EtherCAT總線,MotionRT7支持市面上廣泛易用的EtherCAT伺服,EtherCAT步進,EtherCAT IO,EtherCAT閥島,EtherCAT傳感器。

后續將持續完善EtherCAT的配置工具,持續努力做最好用的運動控制。

02 MotionRT7的安裝和使用

第一步:安裝驅動程序

1.打開“設備管理器”,選擇“操作”中的“添加過時硬件”,并且選擇“手動選擇”。

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2.點擊“下一頁”。

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3.點擊“從磁盤安裝”。

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4.選擇驅動器所在的路徑,打開文件夾“driver_signed”,選擇“MotionRt64.sys”。

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5.然后一直點擊下一步,直到安裝完成。

注意:驅動更新時,要從設備管理器刪除設備,一定要選擇把驅動文件也刪除。

6.MotionRT7驅動安裝視頻演示。

第二步:運行控制臺程序

1.打開控制臺程序所在位置,運行可執行文件“MotionRt710.exe”。

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2.點擊“Start”。

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第三步:使用ZDevelop軟件鏈接到控制器,進行參數監控

ZDevelop鏈接控制器,軟件版本3.10以上,使用PCI/LOCAL方式進行連接。

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第四步:網口擴展EtherCAT主站協議

1.查看網絡連接。

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2.選擇用作EtherCAT的網卡,右鍵屬性,安裝協議。

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3.點擊從磁盤安裝,選擇驅動器所在的路徑,打開文件夾”driver_signed”,選擇“MotionRtPacket.inf”。

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4.安裝成功后,確認MotionRT64 Packet Protocol Driver前面有選上。

在RT控制臺程序選擇增加AddEcat,這時能看到對應網卡,選擇上,然后啟動RT。

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5. MotionRT7 EtherCAT協議安裝視頻演示。

自帶PC的網卡EtherCAT有一定的實時性,如EtherCAT要提升性能,需要把網口其它的協議都去掉以提升實時性。

如需進一步提升實時性,請使用正運動專門的EtherCAT運動控制卡XPCIE1032。

更多關于MotionRT7的參數設置以及相關問題,請參照“MotionRT7說明書” 。

相關資料請上正運動技術官網www.zmotion.com.cn或者聯系正運動相關人員。

03 Qt Creator進行MotionRT7項目的開發

1.新建Qt項目。

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2.將zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.dll、zmotion.lib、zmotion.h這5個文件放到剛剛創建的Qt項目文件夾下。 以上資料可通過百度網盤下載或聯系正運動相關人員獲取。

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3.添加外部靜態庫“zmotion.lib”。

(1)右擊項目文件夾,點擊“添加庫”。

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(2)選擇“外部庫”。

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(3)點擊瀏覽庫文件選擇zmotion.lib,然后如下圖進行設置。

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(4)點擊完成按鈕,完成靜態庫的添加。

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(5)右鍵點擊Pro文件,然后添加如下圖所示的代碼用于往項目里面添加zmcaux.cpp、zmcaux.h、zmotion.h文件,添加完成后點擊”Ctrl+B”對項目里面的文件進行刷新。

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(6)定義鏈接控制器的鏈接句柄ZMC_HANDLE g_handle,接著就可以調用正運動提供的API進行項目開發了。

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4.相關功能開發(LOCAL高速接口測試,軸參數讀取,EtherCat總線軸的使用)。

(1)相關PC函數介紹

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在Qt的設計師界面,找到需要用到的 控件拖拽到窗體中進行UI界面設計,效果如下。

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注:使用IP模式連接MotionRT7的時候,要將MotionRT710中的Config配置項Eth num的值設置為一個大于0的數(1-12),輸入的ip為本機ip,可以在ZDevelop中直接查看。

(2)MotionRT7功能配置與ZDevelop連接視頻演示

(3)相關代碼

a.通過IP鏈接方式的鏈接按鈕的槽函數來鏈接 控制器(IP鏈接方式)。

//IP鏈接方式鏈接控制器
void MainWindow::on_IpLiskButton_clicked()
{
    //如果鏈接處于斷開狀態
    if(g_handle == NULL)
    {
        //獲取下拉框里面的IP地址
        QString ipAddressBuff=ui->comBoxIpList->currentText();
        QByteArray ba = ipAddressBuff.toLatin1();
        char *ipAddress;
        ipAddress=ba.data();
        //連接控制器
        iresult =ZAux_OpenEth(ipAddress,&g_handle);
        //更新鏈接狀態
        if(iresult == 0)
        {
            ui->LocalLinkStatus->setText("未鏈接");
            ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
            ui->IpLinkStatus->setText("鏈接成功");
            ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
        }
    }
    else
    {
          QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("請先點擊斷開鏈接按鈕再進行鏈接操作"));
    }
}

b.通過LOCAL鏈接方式的鏈接按鈕的 槽函數來鏈接控制器。

//Local鏈接方式鏈接控制器
void MainWindow::on_LocalLinkButton_clicked()
{
    //如果鏈接處于斷開狀態
    if(g_handle == NULL)
    {
        //獲取下拉框里面的Local連接的字符串
        QString LocalAddressBuff=ui->comBoxLocal->currentText();
        QByteArray ba = LocalAddressBuff.toLatin1();
        char *LocalAddress;
        LocalAddress=ba.data();
        //連接控制器
        iresult = ZAux_FastOpen(ZMC_CONNECTION_LOCAL,LocalAddress,3000,&g_handle);
        //更新鏈接狀態
        if(iresult == 0)
        {
            ui->LocalLinkStatus->setText("鏈接成功");
            ui->LocalLinkStatus->setStyleSheet("background-color: PaleGreen");
            ui->IpLinkStatus->setText("未鏈接");
            ui->IpLinkStatus->setStyleSheet("background-color: MistyRose");
        }
    }
    else
    {
          QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("請先點擊斷開鏈接按鈕再進行鏈接操作"));
    }
}

c.通過斷開按鈕的槽函數來斷開控制器的鏈接。

//斷開上位機與控制器的鏈接
void MainWindow::on_CloseLinkButton_clicked()
{
    //停止所有軸運動
    iresult =ZAux_Direct_Rapidstop(g_handle,2);
    //斷開控制器的鏈接
    iresult = ZAux_Close(g_handle);
}

d. 通過總線初始化按鈕的槽函數對總線驅動器進行初始化 。

//總線掃描
void MainWindow::on_EcatAxisInitButton_clicked()
{
    if(g_handle !=NULL)
    {
        int Err;
        //掃描槽位號0上的總線設備,設備數為1,超時時間為3000ms。
        Err = ZAux_BusCmd_EcatScan(g_handle,0,1,3000);
        if(Err!=0)
        {
            if(Err == -2)
            {
                QMessageBox::critical(this, "總線掃描失敗", QString("掃描超時"));
            }
            else if(Err == -1)
            {
                QMessageBox::critical(this, "總線掃描失敗", QString("節點數目不一致"));
            }
            else
            {
                QMessageBox::critical(this, "總線掃描失敗", QString("其他錯誤,詳見錯誤碼"));
            }
            return ;
        }
        //初始化總線軸,槽位號0的起始軸號為0,軸類型設置為65,PDO模式設置為模式0
        Err = ZAux_BusCmd_EcatAxisInit(g_handle,0,0,65,0);
        if(Err!=0)
        {
            if(Err == -1)
            {
                QMessageBox::critical(this, "總線軸使能失敗", QString("總線初始化錯誤"));
            }
            else
            {
                QMessageBox::critical(this, "總線軸使能失敗", QString("其他錯誤"));
            }
        }
    }
    else
    {
          QMessageBox::critical(this, "錯誤", QString("請先鏈接控制器"));
    }
}

e. 通過單條指令交互周期的測試按鈕的槽函數啟動新線程,對單條指令交互的周期進行測試 。

//開啟新線程,對單條指令交互的周期進行測試
void MainWindow::on_SingleTestButton_clicked()
{
    //如果鏈接控制器發生錯誤
    if (g_handle != NULL)
    {
        //處理子線程發送過來的信號
        Task1 = new MyThread();
        void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
        void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
        connect(Task1,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
        //獲取測試次數
        TestNum = ui->SingleTestNum->currentText().toInt();
        Task1->start();
    }
    
}
//Task1的run函數
void MyThread::run()
{
     //獲取測試前的系統計時器時間
     StartTime=clock();
     for (int j=0; j<TestNum; ++j)
     {
         //獲取此時此刻軸0的位置信息
         iresult = ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, 0, &Dpos0);
         if (iresult != 0)
         {
             //API執行失敗報警
             emit StartTestTask(1);
             return;
         }
         else
         {
             //發送信號給UI,更新界面顯示的位置信息
             emit StartTestTask(2);
         }
     }
     //獲取測試后的系統計時器時間
     EndTime=clock();
     //單條指令的交互周期
     SingleAverTime=(EndTime-StartTime)*1000.0)/TestNum;
     //測試總時間
     SingleTotalTime=EndTime-StartTime;
     emit StartTestTask(3);
}

f. 通過多條指令交互周期的測試按鈕的槽函數啟動新線程,對多條指令交互的周期進行測試 。

//開啟新線程,對多條指令交互的周期進行測試
void MainWindow::on_TestButton_clicked()
{
    //如果鏈接控制器發生錯誤
    if (g_handle != NULL)
    {
        //處理子線程發送過來的信號
        Task2 = new MyThread();
        void (MyThread::*pStartTestTask)(int) = &MyThread::StartTestTask;
        void (MainWindow::*pSingleApiTest)(int) = &MainWindow::SingleApiTest;
        connect(task2,pStartTestTask,this,pSingleApiTest);
        //獲取測試次數
        TestNum = ui->TestNum->currentText().toInt();
        Task2->start();
    }
    
}
//Task2的run函數
void MyThread::run()
{
     //生成命令字符串
     char Command[128]="?DPOS(0),DPOS(1),DPOS(2),Mspeed(0),Mspeed(1),Mspeed(2),IDLE(0),IDLE(1),IDLE(2)";
     char ReturnBuff[64]={0};
     //獲取測試前的系統計時器時間
     StartTime=clock();
     for (int j=0; j<TestNum; ++j)
     {
         //發送在線命令,獲取軸0-軸2的 位置,速度,運動狀態的信息
         iresult = ZAux_DirectCommand(g_handle,Command,ReturnBuff,64);
         if (iresult != 0)
         {
             //API執行失敗報警
             emit StartTestTask(1);
             return;
         }
         else
         {
             //在線命令返回的是字符串數據,需要將字符串數據轉換成float型數據
             ZAux_TransStringtoFloat(ReturnBuff,9,AxisDataList);
             //發送信號給UI,更新界面的相關軸信息
             emit StartTestTask(2);
         }
     }
     //獲取測試后的系統計時器時間
     EndTime=clock();
     //多條指令的交互周期
     AverTime=(EndTime-StartTime)*1000.0)/TestNum;
     //測試總時間
     TotalTime=EndTime-StartTime;
     emit StartTestTask(3);
}

(4)Qt例程講解視頻演示

04  分析與結論

以上分別是對IP方式鏈接MotionRT7與LOCAL方式鏈接MotionRT7的指令交互測試,從上面的運行效果圖的數據顯示來看,可以看出當進行 1w次 和進行 10w次 的單指令交互或多指令交互時,LOCAL鏈接的方式進行指令交互所需要的單條指令交互時間( 平均5us左右 ),一次性讀取12個狀態的多條指令交互時間( 平均9us左右 )都是要比IP鏈接的方式更快( 平均34us左右與36us左右 )。
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其次,我們可以從運行結果看出MotionRT7在LOCAL鏈接的方式下,指令交互的效率也是非常地穩定,當測試數量從1w增加到10w時,單條指令交互時間與多條指令交互時間波動不大,這將為工藝作業中穩定性提供了極大的保證。

MotionRT7的出現,絕對是一次重大的驚喜與升級,它為我們在進行大批量指令交互的過程中,提供了更好的效率與穩定性,給生產創造更高的效率與更多的價值!

相關的函數請參照“ZMotion PC函數庫編程手冊”。

本次,正運動技術 Windows實時運動控制軟核(二):LOCAL高速接口測試之Qt ,就分享到這里。

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