全國產(chǎn)EtherCAT運動控制邊緣控制器（五）：IO配置與回零運動的Python+Qt開發(fā)

今天，正運動小助手給大家分享一下全國產(chǎn)EtherCAT運動控制邊緣控制器ZMC432H如何使用Python+QT實現(xiàn)單軸回零運動控制開發(fā)。

01

功能簡介

全國產(chǎn)EtherCAT運動控制邊緣控制器ZMC432H是正運動的一款軟硬件全國產(chǎn)自主可控，運動控制接口兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨立式運動控制器，最多支持32軸運動控制，同時支持正運動遠(yuǎn)程HMI功能，能提供網(wǎng)絡(luò)組態(tài)顯示，可實時監(jiān)控和調(diào)整參數(shù)配置。

ZMC432H具備豐富的硬件接口和控制功能模塊，能實現(xiàn)高效穩(wěn)定的運動控制和實時數(shù)據(jù)采集，以滿足工業(yè)控制協(xié)同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求。

ZMC432H內(nèi)置了Linux系統(tǒng)，可以使用本地的LOCAL接口進(jìn)行連接，可以做到更快速的指令交互，單條指令與多條指令一次性交互時間為40us左右。

ZMC432H視頻介紹：

02

Python+QT進(jìn)行運動控制開發(fā)

一.配置好python+Qt開發(fā)環(huán)境，以及安裝好所需工具1、下載python解釋器。2、安裝pyside2或者pyside6根據(jù)python解釋器的版本來選擇，高版本的解釋器使用pyside6。

安裝pyside2有以下兩種方式：

方式一：使用win+r打開運行界面，然后輸入cmd（在安裝python解釋器的時候要根據(jù)安裝向?qū)渲煤铆h(huán)境變量，否則后面的指令不會執(zhí)行成功），pipinstall pyside2 -i https://pypi.douban.com/simple/；方式二：在pycharm中安裝。

3、安裝好PyCharm Community Edition，在如下界面點擊+號，安裝所需的工具，如pyside2。

4、在Pycharm中配置自定義工具（用于qt的界面編輯）。

（1）按照如圖步驟打開Tool的編輯框。

（2）自定義Pyside2-uic：

a.Program填寫：Python安裝目錄 Scriptspyside2-uic.exe；

b.Arguments填寫：$FileName$ -o $FileNameWithoutExtension$.py；

c.Working directory填寫：$FileDir$。

（3）自定義QtDesigner：

a.Program填寫：Python安裝目錄 Scriptspyside2-designer.exe；

b.Working directory填寫：$ProjectFileDir$。

將自定義工具配置好之后就可以直接在PyCharm的菜單中直接使用了。

1、點擊Tools → Qt → Qtdesigner即可進(jìn)入UI的設(shè)計界面。

2、右鍵ui文件，點擊Qt → Pyside2-uic即可生成ui文件的py文件。

二.新建Python項目并添加函數(shù)庫

1、使用PyCharm Community Edition 2022打開一個新建的文件夾或者在進(jìn)入PyCharm Community Edition 2022之后新建一個目錄，并在目錄中添加Python文件。

2、找到找到廠家提供的光盤資料，路徑如下。

A.進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“04.PC函數(shù)”文件夾，并點擊進(jìn)入。

B.選擇“PC函數(shù)庫V2.1.1”文件夾。

C.選擇“Windows平臺”文件夾。

D.選擇“庫文件與例程”文件夾。

E.選擇“PYTHON例程”文件夾。

F.解壓對應(yīng)位數(shù)的壓縮包。

G.解壓后如下圖所示。

3、對于Windows系統(tǒng)來說將zauxdll.dll、zmotion.dll以及zauxdllPython.Py文件加入所創(chuàng)建的文件夾內(nèi)即可。

三、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4.PC函數(shù)MotionPC函數(shù)庫編程手冊及其例程源碼MotionPC函數(shù)庫編程手冊V2.1.1.pdf”。

2、鏈接控制器，獲取鏈接句柄。

（1）ZAux_OpenEth()接口說明：

指令7	ZAux_OpenEth
指令原型	int32 __stdcall ZAux_OpenEth(char *ipaddr, ZMC_HANDLE * phandle)
指令說明	以太網(wǎng)鏈接控制器。
輸入?yún)?shù)	輸入?yún)?shù)1個，詳細(xì)見下面說明。
ipaddr	鏈接的IP地址。
輸出參數(shù)	輸出參數(shù)1個，詳細(xì)見下面說明。
Phandle	返回的鏈接句柄。
返回值	詳細(xì)見錯誤碼說明。

（2）配置IO信號點對應(yīng)函數(shù)接口說明：

指令	說明
ZAux_Direct_SetDatumIn	設(shè)置軸原點信號
ZAux_Direct_SetFwdIn	設(shè)置軸正向限位信號
ZAux_Direct_SetRevIn	設(shè)置軸負(fù)向限位信號
ZAux_Direct_SetAlmIn	設(shè)置軸伺服告警信號
ZAux_Direct_SetInvertIn	設(shè)置輸入口信號反轉(zhuǎn)狀態(tài)
ZAux_Direct_GetDatumIn	讀取原點信號
ZAux_Direct_GetFwdIn	讀取軸正向限位信號
ZAux_Direct_GetRevIn	讀取負(fù)向限位信號
ZAux_Direct_GetAlmIn	讀取伺服告警信號

對接口的詳細(xì)說明可查看PC函數(shù)手冊。

（3）以下為回零運動調(diào)用接口，以及對回零模式的詳細(xì)說明：加10表示碰到限位后反找, 不會碰到限位停止,例如13=模式3+限位反找10，用于原點在正中間的情況。

指令78	ZAux_Direct_Single_Datum
指令原型	int32 __stdcall ZAux_Direct_Single_Datum(ZMC_HANDLE handle, int iaxis, int imode)
指令說明	單軸回零運動。
輸入?yún)?shù)	共有3個輸入?yún)?shù)，見下方說明。
handle	鏈接標(biāo)識。
iaxis	軸號。
imode	模式 0 清除所有軸的錯誤狀態(tài)。 1 軸以CREEP速度正向運行直到Z信號出DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 2 軸以CREEP速度反向運行直到Z信號出現(xiàn)。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 3 軸以SPEED速度正向運行，直到碰到原點開關(guān)。然后軸以CREEP速度反向運動直到離開原點開關(guān)。DPOS值重置為0同時糾正MPOS 4 軸以SPEED速度反向運行，直到碰到原點開關(guān)。然后軸以CREEP速度正向運動直到離開原點開關(guān)。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。 5 軸以SPEED速度正向運行，直到碰到原點開關(guān)。然后軸以CREEP速度反向運動直到離開原點開關(guān)，然后再繼續(xù)以爬行速度反轉(zhuǎn)直到碰到Z信號。DPOS值重置為0同時糾正MPOS 6 軸以SPEED速度反向運行，直到碰到原點開關(guān)。然后軸以CREEP速度正向運動直到離開原點開關(guān)，然后再繼續(xù)以爬行速度正轉(zhuǎn)直到碰到Z信號。DPOS值重置為0同時糾正MPOS。

四.Python+Qt開發(fā)控制器單軸回零例程。

1、例程界面如下。

2、程序示例如下。

（1）Python中加載qt的UI文件；

from PySide2.QtWidgets import QMessageBox
from PySide2.QtCore import QFile, QTimer
from PySide2.QtUiTools import QUiLoader
q_state_file = QFile("mainweiget.ui")
q_state_file.open(QFile.ReadOnly)
self.ui = QUiLoader().load(q_state_file)
q_state_file.close()

注：此時self.ui表示了qt中的ui。

（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,鏈接成功后啟動定時器1監(jiān)控控制器狀態(tài)。

def on_btn_open_clicked(self):
    strtemp = self.ui.comboBox.currentText()
    print("當(dāng)前的ip是：",strtemp)
    if self.Zmc.handle.value is not None:
       self.Zmc.close()
       self.time1.stop()
       self.ui.setWindowTitle("單軸回零")
    iresult = self.Zmc.open_eth(strtemp)
    if 0 != iresult:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "連接失敗")
    else:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "連接成功")
       str_title = self.ui.windowTitle() + strtemp
       self.ui.setWindowTitle(str_title)
       self.Up_State()
       self.time1.start(100)

（3）通過定時器監(jiān)控控制器狀態(tài)。

def Up_State(self):
    idlelist = [ctypes.c_int(-1) for i in range(0, 4)]
    fdposlist = [ctypes.c_float(0) for i in range(0, 4)]
    for i in range(0, 4):
       self.Zmc.get_target_pos(i, fdposlist[i])  # 獲取當(dāng)前軸位置
       self.Zmc.get_idle(i,idlelist[i])#判斷當(dāng)前軸狀態(tài)
    str1 = " {}  {} ".format("停止中" if idlelist[0].value else "運行中", round(fdposlist[0].value, 2))
    self.ui.lineEdit_X.setText(str1)
    str1 = " {}  {} ".format("停止中" if idlelist[1].value else "運行中", round(fdposlist[1].value, 2))
    self.ui.lineEdit_Y.setText(str1)
    str1 = " {}  {} ".format("停止中" if idlelist[2].value else "運行中", round(fdposlist[2].value, 2))
    self.ui.lineEdit_Z.setText(str1)
    str1 = " {}  {} ".format("停止中" if idlelist[3].value else "運行中", round(fdposlist[3].value, 2))
    self.ui.lineEdit_R.setText(str1)

（4）使用回零按鈕的事件處理函數(shù)對回零運動前的參數(shù)進(jìn)行初始化以及調(diào)用對應(yīng)的回零模式操作回零運動。

def on_btn_run_clicked(self):
    if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui, "警告", "未連接控制器")
       return
    ifidle = ctypes.c_int(0)
    self.Zmc.get_idle(self.axis_Num,ifidle)
    if 0 == ifidle:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "運動未停止")
       return
    # 設(shè)定軸類型 7 - 脈沖軸類型 + 編碼器Z信號 不用EZ回零也可以設(shè)置為1
    self.Zmc.set_axis_type(self.axis_Num,7 if self.mode < 3 else 1)
    # 設(shè)定脈沖模式及邏輯方向（脈沖 + 方向）
    self.Zmc.set_invert_step(self.axis_Num,0)
    # 設(shè)置當(dāng)量
    str_tmp = self.ui.edit_Units.text()
    float_tmp = float(str_tmp)
    self.Zmc.set_units(self.axis_Num,float_tmp)
    # 設(shè)置爬行速度
    str_tmp = self.ui.edit_CLSpeed.text()
    float_tmp = float(str_tmp)
    self.Zmc.set_creep(self.axis_Num,float_tmp)
    # 設(shè)置速度
    str_tmp = self.ui.edit_Speed.text()
    float_tmp = float(str_tmp)
    self.Zmc.set_speed(self.axis_Num,float_tmp)
    # 設(shè)置加速度
    str_tmp = self.ui.edit_Accel.text()
    float_tmp = float(str_tmp)
    self.Zmc.set_acceleration(self.axis_Num,float_tmp)
    # 設(shè)置減速度
    str_tmp = self.ui.edit_Decel.text()
    float_tmp = float(str_tmp)
    self.Zmc.set_deceleration(self.axis_Num,float_tmp)
    # 設(shè)置原點開關(guān)
    str_tmp = self.ui.edit_zeroIO.text()
    float_tmp = int(str_tmp)
    self.Zmc.set_datum_in(self.axis_Num,float_tmp)
    # 反轉(zhuǎn) ZMC系列認(rèn)為OFF時碰到了原點信號（常閉） ，如果是常開傳感器則需要反轉(zhuǎn)輸入口，ECI系列的不需要反轉(zhuǎn)
    if float_tmp != -1:
       self.Zmc.set_invert_in(float_tmp,1)
    # 設(shè)置正限位輸入信號開關(guān)
    str_tmp = self.ui.edit_FWDIO.text()
    float_tmp = int(str_tmp)
    self.Zmc.set_fwd_in(self.axis_Num,float_tmp)
    if float_tmp != -1:
       self.Zmc.set_invert_in(float_tmp,1)
    # 設(shè)置負(fù)限位輸入信號開關(guān)
    str_tmp = self.ui.edit_REVIO.text()
    float_tmp = int(str_tmp)
    self.Zmc.set_rev_in(self.axis_Num, float_tmp)
    if float_tmp != -1:
       self.Zmc.set_invert_in(float_tmp, 1)
    # 單軸回零
    self.Zmc.single_datum(self.axis_Num,self.mode)

（5）通過停止運動按鈕的事件處理函數(shù)來停止當(dāng)前的運動。

def on_btn_stop_clicked(self):
    if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui,"警告","未連接控制器")
       return
    #如果已經(jīng)停止則無需操作
    isidle = ctypes.c_int(-1)
    self.Zmc.get_idle(self.axis_Num,isidle)
    if isidle:
       return
    self.Zmc.single_cancel(self.axis_Num,2)

（6）通過坐標(biāo)清零按鈕的事件處理函數(shù)來對當(dāng)前軸的坐標(biāo)進(jìn)行對應(yīng)清零。

def on_btn_clear_clicked(self):
    if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui,"警告","未連接控制器")
       return
    isidle = ctypes.c_int(-1)
    self.Zmc.get_idle(self.axis_Num,isidle)
    if not isidle:
       QMessageBox.warning(self.ui,"警告","運動未暫停，不可清零")
       return
    self.Zmc.set_target_pos(self.axis_Num,0)

03

調(diào)試與監(jiān)控

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

Python+QT進(jìn)行單軸回零運動例程講解。