[其他] 经济型EtherCAT运动控制器(九）：示波器使用

XPLC系列经济型EtherCAT总线运动控制器支持多种编程方式，支持使用正运动技术自主研发的ZDevelop开发环境的Basic语言和PLC梯形图，上一节讲解了控制器的轴参数与运动指令说明，本节内容主要讲解控制器的示波器使用。

示波器属于程序调试与运行中极其重要的一个部分，用于把肉眼看不到的信号转换成图形，便于研究各种信号变化过程，例如当前轴的速度和位置变化情况。

示波器利用控制器内部处理的数据，每隔一定的时间获取数据的当前值，然后把获取到的该数据的所有值显示成随时间变化的图形，利用示波器可以显示各种不同的信号，如轴参数、轴状态等。

在“视图”→“示波器”中，打开示波器窗口，示波器窗口如下图。

⊙示波器必须先启动后触发才能成功采样。打开示波器，设置好相关参数之后点击“启动”，可点击“手动触发”采样，也可在程序里加入“TRIGGER”指令自动触发示波器采样。

1.主界面

示波器主界面的按钮功能阐述。

（1）基础设置

设置：打开示波器设置窗口，设置示波器相关参数。

启动：启动示波器(表示示波器准备好，等待触发采样)。

停止：停止示波器采样。

水平刻度：YT模式下横轴（时间）一格的刻度，其他模式下此参数无效。

<<：按下隐藏通道名称和峰值显示，只显示通道编号。

连续采集：不开启连续采集时，到达采样深度后便停止采样，开启了连续采集之后示波器会持续采样。

跟随：开启跟随后，横轴自动移动到实时采样处，跟随波形显示。

手动触发：手动触发示波器采样按钮（自动触发使用TRIGGER指令）。

导入导出：将示波器采样的数据点导出txt文件，再次加载显示点击导入，详细说明参加下节。

（2）显示模式

YT模式：不同数据源随时间变化的曲线。

XY模式：显示两个轴在某个平面的合成轨迹，将第一二个通道的曲线合成显示，适用于两轴插补。

（3）采样数据设置

显示：选择当前通道曲线是否显示。

编号：选择需要采集的数据源编号，需参考数据源，如：轴号、数字量IO编号、模拟量IO编号、TABLE编号、VR编号、MODBUS编号等。

数据源：选择采集的数据类型，如下图，下拉菜单选择，多种类型参数可选。

偏移：波形纵轴偏移量设置。

垂直刻度：纵轴一格的刻度。

⊙若要设置示波器参数，如轴编号、数据源以及启动示波器设置窗口，要先停止示波器再设置。

点击主界面的“设置”按钮，弹出如下图所示“示波器设置”窗口。

通道数：要采样的数据通道总数，最多支持8通道同时采样。

深度：总共采样的数据次数，深度越大采样的数据点越多，连续采集模式下此数据无效。

间隔：采样时间间隔，此参数参考系统周期SERVO_PERIOD，系统周期出厂默认为1ms，即间隔设置为1表示1ms采样一次，系统周期与控制器固件版本有关。一般来说，间隔越小，采样数据越准确，单位时间内数据量越大。

TABLE位置：设置不开启连续采集时抓取数据存放的位置，一般默认自动使用TABLE数据末尾空间，也可以自定义配置，但是设置时注意不要与程序使用的TABLE数据区域重合；连续采集下采样数据缓存在PC。

背景颜色/通道颜色：设置背景与每个通道波形对应的颜色。

显示类型：点和线段两种曲线类型可选。线段是将采样点集拟合成线，更容易发现异常的数据。

导出参数：需要导出示波器数据时采样前勾选，等待采样结束，在主界面选择导出。

导入：示波器必须在停止状态下才能导入数据，导入成功能将采样波形复现出来。

导入采样数据方法：点击“导入”，选择导入的数据文件为之前从示波器导出的文件类型后打开即可。

导出：导出参数包括示波器参数设置情况，以及各个通道的数据类型和每个采样点数据。

导出采样数据方法：先在设置里勾选“导出参数”，启动示波器采样，采样完成后点击“导出”，选择文件夹保存示波器数据，导出数据为文本文件。

如下图，采样轴0的DPOS位置和MSPEED速度两个通道导出的数据。

第一步：打开工程项目，连接控制器或仿真器，再打开示波器窗口(操作示波器窗口之前需要连接到控制器或仿真器才可以操作)。

第二步：在示波器窗口点击“设置”，选择采样通道数，采样深度，采样间隔，采样数据TABLE存储位置（一般来说自动使用TABLE数组末尾空间即可）和采样类型等，设置完成确认保存当前设置。

第三步：再选择采样数据编号和数据源

第四步：参数设置完毕，点击“启动”按钮，等待触发采样。

第五步：将程序下载到控制器运行，程序里需要包含TRIGGER自动触发示波器采样指令，此时示波器开始采样，显示出不同数据源的波形。可调整显示刻度和波形偏移，便于观察不同波形。

2.示波器使用注意事项

（1）连续采集功能

不选择连续采集时，到达采样深度后示波器自动停止采样。

在示波器主界面勾选连续采集，再开启示波器，示波器触发采样后会持续采样，到达采样深度后仍继续采样，忽略设置的采样深度，直到按下停止才会停止采样。

连续采集的所有波形采样数据均能导出。

（2）XY模式/XYZ模式

由于这两种采集模式是把前两个/三个通道的数据合成，要注意数据源的类型，有部分数据合成是没有意义的，比如速度和位置曲线的合成曲线便无意义，一般用于查看合成插补轨迹。

（3）示波器采样时间计算

例如: 深度：10000，间隔：5

非连续采集模式下，如果系统周期SERVO_PERIOD=1000，也就是1ms轨迹规划周期，间隔5表示每5ms采集一个数据点，一共采集10000次数据，采集时间长度为50s。

采样时间间隔最小为一个系统周期，设置更小无效。

（4）TABLE数据末尾存储空间计算

非连续采集模式设置抓取数据存放的位置，一般默认自动使用TABLE数据末尾空间，此时根据采样数据占用空间大小自动计算起始空间地址。

计算方法：采样数据占用空间大小=通道数*深度

例：若控制器的TABLE空间大小为320000，采样4个通道，深度为30000，每个采样点占用一个TABLE，所以会占用4*30000 = 120000个TABLE位置，320000-120000=200000，此时TABLE的起始位置为200000

数据存放的位置也可以自定义配置，若按上面的通道数和深度，起始TABLE空间自定义时不能超过200000，否则无法设置，如下图所示。

1.直线插补的例程

RAPIDSTOP(2)WAIT IDLE(0)WAIT IDLE(1)WAIT IDLE(2)BASE(0,1,2)        '轴选择，主轴为轴0ATYPE=1,1,1        '设为脉冲轴类型UNITS=100,100,100  '脉冲当量设置SPEED=100,10,1000  '只有主轴速度100起作用，作为合成运动的速度ACCEL=1000,1000,1000DECEL=1000,1000,1000SRAMP=100,100,100DPOS=0,0,0TRIGGER            '自动触发示波器MOVE(300,200)      '轴0，1直线插补MOVE(100,260,400)  '轴0，1，2直线插补MOVEABS(0,0,0)     '回原点END

（1）YT模式下三个轴的DPOS位置随时间变化的曲线

（2）XYZ模式下三轴位置合成轨迹，即为实际加工的轨迹

2.自动凸轮飞剪的例程

RAPIDSTOP(2)WAIT IDLE(0)WAIT IDLE(1)DATUM(0)BASE(0,1)UNITS=100000,100000ATYPE=1,1DPOS=0,0SPEED=1,1 '型材运行速度1m/s,60m/minACCEL=2,2 DECEL=2,2SRAMP=200,200 OP(0,OFF)VMOVE(1) AXIS(1) '型材持续运动TRIGGER '自动触发示波器WHILE 1    BASE(0)     MOVELINK(0,1,0,0,1,8) AXIS(0)        '型材运动1m前，工作台静止    MOVELINK(0.4,0.8,0.8,0,1,8) AXIS(0)  '工作台加速阶段    MOVELINK(0.2,0.2,0,0,1,8) AXIS(0)    '速度同步跟随0.2m    MOVE_OP2(0,on,1000)                  '刀具下剪，1s后回升(时间要计算好)    MOVELINK(0.4,0.8,0,0.8,1,8) AXIS(0)  '工作台减速阶段    MOVELINK(-1,1.2,0.5,0.5,1,8) AXIS(0) '工作台回到起始点WENDEND

速度和位置的波形如下图：轴1为匀速运动的传送带，轴0为追剪轴。

工作台(跟随轴)的运动距离：0.4(加速阶段)+0.2(跟随同步)+0.4(减速阶段)=1m单位，然后-1m返回运动。

型材(参考轴)的运动距离：1+0.8+0.2+0.8+1.2=4m单位，全程匀速。

硬件比较输出指令触发后，到达比较点输出OP信号，PSO示意图如下图所示，以ZMC432为例进行演示。

位置同步输出示意图

RAPIDSTOP(2)WAIT IDLE(0)BASE(0)DPOS=0MPOS=0ATYPE=1UNITS=100SPEED=100ACCEL=1000DECEL=1000OP(0,OFF)TABLE(0,50,100,150,200)        '比较点坐标HW_PSWITCH2(2)                 '停止并删除没有完成的比较点HW_PSWITCH2(1, 0, 1, 0, 3,1)   '比较4个点，操作输出口0TRIGGER                        '自动触发示波器采样MOVE(300)END

输出随轨迹变化的波形如下图，HW_PSWITCH2控制每到达一个TABLE点位置OP便反转一次，TABLE的所有点比较结束之后，OP不再反转，保持最后一次的电平状态。

4.二维或者三维的PSO输出

二轴PSO位置同步输出,到达比较点输出OP信号，以ZMC432为例进行演示。

PSO功能支持固定周期输出，也支持固定距离输出，如下右图，固定距离输出使得在拐角等需要减速的场合，拐角处的输出也是均匀的，不会堆积。

RAPIDSTOP(2)WAIT  IDLE(0)WAIT  IDLE(1)BASE(0,1)          '选择XY轴ATYPE=1,1          '脉冲轴类型UNITS=100,100SPEED=100,100ACCEL=1000,1000DECEL=1000,1000SRAMP=100,100      's曲线速度平滑'将当前位置设置为0,0DPOS=0,0MPOS=0,0'提前写入位置比较点XY坐标到table 10~49中TABLE(10, 10,0,  12,0,  20,0,  22,0,  30,0)    'table(10)开始写入5个点TABLE(20, 32,0,  40,0,  42,0,  50,0,  52,0)    'table(20)开始写入5个点TABLE(30, 52,10, 52,12, 52,20, 52,22, 52,30)  'table(30)开始写入5个点TABLE(40, 52,32, 52,40, 52,42, 52,50, 52,52)  'table(40)开始写入5个点GLOBAL pointNum        '比较点数,因为二维模式20个点,40个table数据pointNum=20?"比较脉冲位置,精准输出"SYSTEM_ZSET=3      '开启精准输出，可选system_zset或者axis_zset参数AXIS_ZSET=3,3      '对应bit1:1 MOVE_OP精确功能,0 MOVE_OP普通输出HW_PSWITCH2(2)     '先清除所有的比较HW_PSWITCH2(25,0,1,10,pointNum,10)    '写入比较，模式25，操作输出口0DELAY(10)TRIGGER      '启动示波器MOVEABS(0,0) '开始运动MOVEABS(52,0)MOVEABS(52,52)END

（1）YT模式下的波形如下图所示

比较20个点，每次比较OP反转一次，每段运动最后部分因为加入了SRAMP速度平滑处理，处于减速段，所以相同距离，运动时间更长，OP反转的时间间隔也相应延长。

（2）XYZ模式下的3D波形如下图所示

本次，正运动技术经济型EtherCAT运动控制器(九）：示波器使用，就分享到这里。