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今天，正运动小助手给大家分享一下运动控制器之ZMC408SCAN的硬件接口。
一ZMC408SCAN硬件介绍
1.功能介绍
ZMC408SCAN总线控制器支持EtherCAT总线连接，支持最多达8轴运动控制，支持直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴设置等；采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。ZMC408SCAN总线控制器支持脉冲轴/总线轴/振镜轴混合插补。
ZMC408SCAN系列运动控制器支持以太网，RS232通讯接口和电脑相连，接收电脑的指令运行，可以通过CAN总线去连接各个扩展模块，从而扩展输入输出点数或运动轴。
ZMC408SCAN系列运动控制卡的应用程序可以使用 VC,VB，VS，C++，C#等软件来开发，程序运行时需要动态库zmotion.dll。调试时可以把ZDevelop软件同时连接到控制器，从而方便调试、方便观察。
2.硬件接口
通用输入口电路
通用输出口电路
本地脉冲轴说明
本地振镜轴接口说明
3.IPG激光器控制
IPG激光器使用模拟量控制能量，输出信号为24V高电压控制激光器输出，因此控制器本身带有一个特殊24V控制接口，内置模拟量控制激光器的动作，可通过接口直接与激光器相连接，控制对应动作。
针脚号
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信号
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说明
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1、4、14
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LAGND
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激光模拟信号参考地，
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2、3、13
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NC
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保留
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5
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Guide Control
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红光控制输出引脚,24V有效
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6
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ACON
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保留输出引脚,24V有效
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7
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LaserRequest
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激光请求输出，24V有效
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8
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Program start
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程序开始输出，24V有效
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9
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ERST
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激光器复位输出，24V有效
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10
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LASER ON
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激光器使能输出，24V有效
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11
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PWM/NC
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保留PWM信号，24V电平
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12
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Modulation-
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调制信号-
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15
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LASER_AD
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模拟量输入，0-10V
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16
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LASER_DA
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模拟量输出，0-10V
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17
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Error
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激光器报警输入，24V有效
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18
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Emission EN
|
激光发射输入，24V有效
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19
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Pow Active
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激光主电源已经启动，24V有效
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20
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Power ON
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激光系统上电状态输入，24V有效
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21
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Laser standby
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激光器已处于待机状态输入，24V有效
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22
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Ready
|
激光就绪状态输入，24V有效
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23、25
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EGND
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各数字输入输出的参考地
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24
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Modulation+
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调制信号+，24V电平
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IPG激光电源接口
408SCAN控制器IPG接口功能：
(1)可通过直接控制器发送激光，红光，使能等输出信号进行操作激光器让激光器进行对应响应。
(2)DB口中带有16位模拟量输入输出，精准控制能量输出大小。
(3)可接收激光器信号，显示in作出对应响应。
4.fiber激光器控制过程
为了扩展控制其他类型激光器，408SCAN控制器本体上增设有一个扩展接口，目前可支持扩展fiber激光器类型，通过扩展接口进行连接扩展板，转换TTL信号后进行对应控制激光器的激光使能，红光开关以及8位数字量控制能量，使用指令配置EXIO接口，配置连接扩展板。
EXIO扩展接口介绍:EXIO同时映射到输入与输出。
指令原型:EXIO_DIR(isel, dirbit)
isel: -0(指定激光器类型，目前只支持fiber激光器)
dirbit: 按位设置是否输出, 0- 输入, 1-输出。(自定义配置转接口对应的信号类型)。
EXIO接口经转换板转接之后，对应激光器引脚如表所示，表中红色字体为输入信号，其他为输出信号。因此，需要通过指令EXIO_DIR进行配置对应位映射输入输出。
针脚号
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信号
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说明
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对应输入信号
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1
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D0
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功率设定位D0
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EXIO_16
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2
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D1
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功率设定位D1
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EXIO_5
|
3
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D2
|
功率设定位D2
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EXIO_17
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4
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D3
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功率设定位D3
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EXIO_6
|
5
|
D4
|
功率设定位D4
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EXIO_18
|
6
|
D5
|
功率设定位D5
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EXIO_8
|
7
|
D6
|
功率设定位D6
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EXIO_12
|
8
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D7
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功率设定位D7
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EXIO_3
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9
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LATCH
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功率锁存信号，上升沿有效。
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EXIO_13
|
10
|
NC
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保留
|
|
11
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STA2
|
报警状态反馈
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EXIO_11
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12
|
NC
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保留
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13
|
NC
|
保留
|
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14、15
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GND
|
数字参考地
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16
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STA0
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报警状态反馈
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EXIO_10
|
17
|
+5V
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+5V输出，100mA左右，不用时悬空
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18
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M0
|
主振荡器开关信号
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EXIO_7
|
19
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GATE
|
激光器调制信号
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EXIO_9
|
20
|
PRR
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激光频率信号
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EXIO_2
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21
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STA1
|
报警状态反馈
|
EXIO_0
|
22
|
RED LIGHT
|
红光信号
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EXIO_14
|
23
|
EMSTOP
|
急停信号
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EXIO_15
|
24、25
|
NC
|
保留
|
|
5.振镜控制过程
激光振镜是一种专门用于激光加工领域的特殊的运动器件，激光振镜头内包含的主要元件是激光发生器，两个电机和两个振镜片，它靠两个电机分别控制两个振镜片X和Y反射激光，形成XY平面的运动，这两个电机使用控制器上的振镜轴接口控制。
激光振镜不同于一般的电机，激光振镜具有非常小的惯量，且在运动的过程中负载非常小，只需要带动反射镜片，系统的响应非常快。
振镜工作
ZMC408SCAN支持XY2-100振镜协议，支持运动控制与振镜联合插补运动。同时支持XY2-100E振镜协议，支持瑞雷振镜闭环，振镜运动过程中会实施反馈mpos的振镜位置，可通过读取的位置进行对应处理实现闭环，并且会对应报警。
上位机通过网口与控制器相连，通过XY2-100振镜协议进行控制振镜轴的运动，通过总线协议或者脉冲模式控制伺服轴运动。
使用ZMC408SCAN控制器的振镜轴接口连接激光振镜头，每个振镜轴接口内包含两路振镜通道信号，分别控制振镜片X、Y的偏转，从而控制了激光打到工件的位置。
4.控制器PWM模拟量介绍
ZMC408SCAN的激光电源接口内置输出口8，9控制激光器输出可配置PWM，PWM 输出受正常输出功能的控制，只有输出口状态ON的时候PWM才能实际输出，这样可以用来控制激光能量。
ZMC408SCAN控制器存在三路模拟量输入输出，可进行控制激光器能量输出，其中两路在控制器端口上，模拟量精度为12位。还有一路模拟量在激光电源接口上面，专门控制ipg的激光器能量，模拟量精度为16位。（ZMC408SCAN内部DA采用了内部电源）
5.控制器基本信息
轴0-3为普通脉冲轴，振镜0为轴4、轴5控制振镜XY，振镜1为轴6、轴7控制XY。
二
C++进行振镜+运动控制开发
1.新建MFC项目并添加函数库
(1)在VS2015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++”和程序类型“MFC应用程序”。
(3)点击下一步即可。
(4)选择类型为“基于对话框”，下一步或者完成。
(5)找到厂家提供的光盘资料，路径如下(64位库为例)。
A.进入厂商提供的光盘资料找到“8.PC函数”文件夹，并点击进入。
B.选择“函数库2.1”文件夹。
C.选择“Windows平台”文件夹。
D.根据需要选择对应的函数库这里选择64位库。
E.解压C++的压缩包,里面有C++对应的函数库。
F.函数库具体路径如下。
（6）将厂商提供的C++的库文件和相关头文件复制到新建的项目里面。
(7)在项目中添加静态库和相关头文件。
A.先右击项目文件，接着依次选择:“添加”→“现有项”。
B.在弹出的窗口中依次添加静态库和相关头文件。
(8)声明用到的头文件和定义控制器连接句柄。
至此项目新建完成，可进行MFC项目开发。
2.查看PC函数手册，熟悉相关函数接口(1)PC函数手册也在光盘资料里面，具体路径如下：“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册 V2.1.pdf”
(2)链接控制器，获取链接句柄。
ZAux_OpenEth()接口说明：
指令7
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ZAux_OpenEth
|
指令原型
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int32 __stdcall ZAux_OpenEth(char *ipaddr, ZMC_HANDLE * phandle)
|
指令说明
|
以太网链接控制器。
|
输入参数
|
输入参数1个，详细见下面说明。
|
ipaddr
|
链接的IP地址。
|
输出参数
|
输出参数1个，详细见下面说明。
|
Phandle
|
返回的链接句柄。
|
返回值
|
详细见错误码说明。
|
(3)振镜运动接口。
为振镜运动单独封装了一个运动接口，使用movescanabs指令进行运动，采用FORCE_SPEED参数设置运动过程中的速度，运动过程中基本不存在加减速过程，支持us级别的时间控制。
3.MFC开发控制器振镜运动例程
（1）例程界面如下。
（2）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_OpenEth（），与控制器进行链接,链接成功后启动定时器1监控控制器状态。
//网口链接控制器void CSingle_move_Dlg::OnOpen(){ char buffer[256]; int32 iresult;//如果已经链接，则先断开链接if(NULL != g_handle) { ZAux_Close(g_handle); g_handle = NULL; }//从IP下拉框中选择获取IP地址 GetDlgItemText(IDC_IPLIST,buffer,255); buffer[255] = '\0';//开始链接控制器 iresult = ZAux_OpenEth(buffer, &g_handle); if(ERR_SUCCESS != iresult) { g_handle = NULL; MessageBox(_T("链接失败")); SetWindowText("未链接");return; }//链接成功开启定时器1 SetWindowText("已链接"); SetTimer( 1, 100, NULL ); }
（3）通过定时器监控控制器状态。
void CSingle_move_Dlg::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent) {// TODO: Add your message handler code here and/or call defaultif(NULL == g_handle) { MessageBox(_T("链接断开"));return ; }if(1 == nIDEvent) { CString string;float position = 0; ZAux_Direct_GetDpos( g_handle,m_nAxis,&position); //获取当前轴位置string.Format("振镜X轴当前位置：%.2f", position ); GetDlgItem( IDC_CURPOS )->SetWindowText( string );float NowSp = 0; ZAux_Direct_GetVpSpeed( g_handle,m_nAxis,&NowSp); //获取当前轴速度string.Format("振镜X轴当前速度：%.2f", NowSp ); GetDlgItem( IDC_CURSPEED)->SetWindowText( string ); ZAux_Direct_GetDpos(g_handle, m_nAxis+1, &position); //获取当前轴位置string.Format("振镜Y轴当前位置：%.2f", position); GetDlgItem(IDC_CURPOS2)->SetWindowText(string); ZAux_Direct_GetVpSpeed(g_handle, m_nAxis+1, &NowSp); //获取当前轴速度string.Format("振镜Y轴当前速度：%.2f", NowSp); GetDlgItem(IDC_CURSPEED2)->SetWindowText(string);int status = 0; ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status); //判断当前轴状态if (status == -1) { GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "当前状态：停 止" ); }else { GetDlgItem( IDC_CURSTATE )->SetWindowText( "当前状态：运动中" ); } } CDialog::OnTimer(nIDEvent);}（4）通过启动按钮的事件处理函数获取编辑框的移动轨迹，并设置振镜轴参数操作振镜轴运动。void CSingle_move_Dlg::OnStart() //启动运动{if(NULL == g_handle) { MessageBox(_T("链接断开状态"));return ; } UpdateData(true);//刷新参数 int status = 0; ZAux_Direct_GetIfIdle(g_handle, m_nAxis,&status); //判断当前轴状态if (status == 0) //已经在运动中 {return; }//设定轴类型 1-脉冲轴类型 for (int i = 4; i < 6; i++) { ZAux_Direct_SetAtype(g_handle, i, m_Atype); ZAux_Direct_SetMerge(g_handle,i,1);//设置脉冲当量 ZAux_Direct_SetUnits(g_handle, i, m_units);//设定速度，加减速 ZAux_Direct_SetLspeed(g_handle, i, m_lspeed); ZAux_Direct_SetSpeed(g_handle, i, m_speed); ZAux_Direct_SetForceSpeed(g_handle, i, m_speed); ZAux_Direct_SetAccel(g_handle, i, m_acc); ZAux_Direct_SetDecel(g_handle, i, m_dec);//设定S曲线时间 设置为0表示梯形加减速 ZAux_Direct_SetSramp(g_handle, i, m_sramp); }//使用MOVESCANABS运动 int axislist[2] = { 4,5 }; CString str; GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX1)->GetWindowText(str); float dbx = atof(str); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY1)->GetWindowText(str); float dby = atof(str); float dposlist[2] = { dbx ,dby}; ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX2)->GetWindowText(str); dbx = atof(str); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY2)->GetWindowText(str); dby = atof(str); dposlist[0] = dbx; dposlist[1] = dby; ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX3)->GetWindowText(str); dbx = atof(str); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY3)->GetWindowText(str); dby = atof(str); dposlist[0] = dbx; dposlist[1] = dby; ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX4)->GetWindowText(str); dbx = atof(str); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY4)->GetWindowText(str); dby = atof(str); dposlist[0] = dbx; dposlist[1] = dby; ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSX5)->GetWindowText(str); dbx = atof(str); GetDlgItem(IDC_EDIT_POSY5)->GetWindowText(str); dby = atof(str); dposlist[0] = dbx; dposlist[1] = dby; ZAux_MoveScanAbs(2, axislist, dposlist); UpdateData(false); }(5)通过断开按钮的事件处理函数来断开与控制卡的连接。void CSingle_move_Dlg::OnClose() //断开链接{// TODO: Add your control notification handler code hereif(NULL != g_handle) { KillTimer(1); //关定时器 KillTimer(2); ZAux_Close(g_handle); g_handle = NULL; SetWindowText("未链接"); }}
（6）通过坐标清零按钮的事件处理函数移动振镜轴回零到中心零点位置，不直接使用dpos=0，修改振镜轴坐标。
void CSingle_move_Dlg::OnZero() //清零坐标{if(NULL == g_handle) { MessageBox(_T("链接断开状态"));return ; }// TODO: Add your control notification handler code hereint axislist[2] = { 4,5 };float dposlist[2] = { 0 }; ZAux_Direct_MoveAbs(g_handle,2,axislist,dposlist); //设置运动回零点}
完整代码获取地址
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三调试与监控
编译运行例程，同时通过ZDevelop软件连接控制器对控制器状态进行监控。
1.ZDevelop软件连接控制器监控控制器的状态，查看振镜轴对应参数，并可搭配示波器检测振镜轨迹。
设置振镜轴运动，首先需要将轴类型配置成21振镜轴类型，并对应配置振镜轴的速度加减速等参数才可操作振镜进行运动。
2.通过ZDevelop软件的示波器监控振镜运动运行轨迹。
示波器振镜运动的运行轨迹示例图本次，正运动技术开放式激光振镜+运动控制器(五)：ZMC408SCAN控制器硬件介绍，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：400-089-8936。
- END -
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