EtherCAT运动控制卡开发教程之python

众所周知，Python作为一门面向对象的新兴开发语言，具有非常完善的基础代码库，更注重实用，同时代码可读极强，编写完程序即可直接运行，被越来越多的人广泛将它用于机器视觉和自动化控制。

今天正运动技术与大家分享一下运动控制卡应用开发教程之Python。

一、ECI2828硬件介绍

ECI2828系列运动控制卡支持多达16轴直线插补、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、虚拟轴和机械手指令等；采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。

ECI2828系列运动运动控制卡支持以太网，232 通讯接口和电脑相连，接收电脑的指令运行，可以通过EtherCAT总线和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。

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ECI2828系列运动控制卡的应用程序可以使用 VC、VB、VS、C++以及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。
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二、Python语言开发流程

Python语言的使用环境

操作系统环境：win7_64x
Python开发运行环境：PyCharm2019.2
Python解释器版本：Python 3.7.4（32bit）

1、新建项目。

打开Pycharm软件进行操作，点击Create New Project新建项目。
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2、设置Python项目存放路径。

选择Python项目→选择Python项目将存放的路径→创建Python项目。

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3、新建Python文件。

在Python项目中新建Python文件，右键CratPython文件夹，选择“New→PythonFile”，创建新的Python 文件。

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4、将Python动态库复制到Python项目中。
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5、模块导入并加载动态链接库。

首先把Python中的两个模块导入（platform和ctypes模块），其中ctypes模块提供和C语言兼容的数据类型,能够很方便地调用动态链接库中输出的C接口函数。

import platform
import ctypes
import os
#运行环境判断
systype = platform.system()if systype == 'Windows':if platform.architecture()[0] == '64bit':zauxdll = ctypes.WinDLL('./zauxdll64.dll')print('Windows x64')else:zauxdll = ctypes.WinDLL('./zauxdll.dll')print('Windows x86')elif systype == 'Darwin':zmcdll = ctypes.CDLL('./zmotion.dylib')print("macOS")
elif systype == 'Linux':zmcdll = ctypes.CDLL('./libzmotion.so')print("Linux")
else:print("Not Supported!!")

6、通过加载导入的动态库链接库，调用ZMotion PC函数手册中的函数。

1）使用操作。

首先根据控制器连接方式用连接函数连接控制器，输出控制器句柄，利用控制器的句柄我们就可以对库函数进行操作。

即“打开PC函数手册→搜索想要的函数功能→查看函数说明→通过刚才加载的动态链接库返回的zauxdll对象进行调用”。

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2）通过ip连接函数接口返回的控制器句柄handle，对控制器的句柄handle操作。
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#####控制器连接#####def connect(self, ip, console=[]):if self.handle.value is not None:self.disconnect()ip_bytes = ip.encode('utf-8')p_ip = ctypes.c_char_p(ip_bytes)print("Connecting to", ip, "...")ret = zauxdll.ZAux_OpenEth(p_ip, ctypes.pointer(self.handle))msg = "Connected"if ret == 0:msg = ip + " Connected"self.sys_ip = ipself.is_connected = Trueelse:msg = "Connection Failed, Error " + str(ret)self.is_connected = Falseconsole.append(msg)console.append(self.sys_info)return ret# 断开连接def disconnect(self):ret = zauxdll.ZAux_Close(self.handle)self.is_connected = Falsereturn ret

3）我们会提供EtherCAT总线初始化的basic代码，可以通过指令ZAux_BasDown（）将总线初始化的basic代码下载到控制器中，从而实现EtherCAT总线轴的初始化。

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********************ECAT总线初始化****************
global CONST BUS_TYPE = 0           '总线类型。
global CONST MAX_AXISNUM = 16       '最大轴数
global CONST Bus_Slot  = 0          '槽位号0
global CONST Bus_AxisStart   = 0    '总线轴起始轴号global Bus_InitStatus               '总线初始化完成状态
Bus_InitStatus = -1
global  Bus_TotalAxisnum            '检查扫描的总轴数
delay(3000)                         '延时3S等待驱动器上电
Ecat_Init()
endglobal sub Ecat_Init()'初始化还原轴类型for i=0 to MAX_AXISNUM - 1              AXIS_ENABLE(i) = 0ATYPE(i)=0  next'扫描总线  Bus_InitStatus = -1Bus_TotalAxisnum = 0  SLOT_STOP(Bus_Slot)DELAY(200)SLOT_SCAN(Bus_Slot)'如果扫描成功                      if return then      ?"总线扫描成功","连接设备数："NODE_COUNT(Bus_Slot)    ?"开始映射轴号"'遍历总线下所有从站节点for i=0 to NODE_COUNT(Bus_Slot)-1            '判断当前节点是否有电机if NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i) <>0 then      for j=0 to NODE_AXIS_COUNT(Bus_Slot,i)-1'映射轴号AXIS_ADDRESS(Bus_AxisStart+i)=Bus_TotalAxisnum+1'设置控制模式 65-位置 66-速度 67-转矩       ATYPE(Bus_AxisStart+i)=65'设置PROFILE功能                DRIVE_PROFILE(Bus_AxisStart+i)= 4'每轴单独分组            DISABLE_GROUP(Bus_AxisStart+i)              '映射驱动器上的IO起始地址DRIVE_IO(Bus_AxisStart+i) = 128 + (Bus_AxisStart+i)*16  '总轴数+1      Bus_TotalAxisnum=Bus_TotalAxisnum+1                nextendifnext      ?"轴号映射完成","连接总轴数："Bus_TotalAxisnumWA 2000'总线开启SLOT_START(Bus_Slot)            if return then ?"总线开启成功"            ?"开始清除驱动器错误(根据驱动器数据字典设置)"for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1              DRIVE_CONTROLWORD(i)=128          '根据驱动器数据字典wa 100DRIVE_CONTROLWORD(i)=6wa 100DRIVE_CONTROLWORD(i)=15wa 100      next        ?"驱动器错误清除完成"wa 100    ?"清除控制器错误"DATUM(0)DRIVE_CLEAR(0)?"控制器错误清除完成"wa 100              ?"轴使能准备"for i= Bus_AxisStart to Bus_AxisStart + Bus_TotalAxisnum - 1base(i)AXIS_ENABLE=1next'使能总开关WDOG=1                      Bus_InitStatus  = 1?"轴使能完成"else?"总线开启失败"Bus_InitStatus = 0endifelse?"总线扫描失败"Bus_InitStatus = 0endif
end sub

4）轴参数设置。

#####轴参数设置##### 设置轴类型def set_atype(self, iaxis, iValue):ret = zauxdll.ZAux_Direct_SetAtype(self.handle, iaxis, iValue)if ret == 0:print("Set Axis (", iaxis, ") Atype:", iValue)else:print("Set Axis (", iaxis, ") Atype fail!error:",ret)return ret# 设置脉冲当量def set_units(self, iaxis, iValue):ret = zauxdll.ZAux_Direct_SetUnits(self.handle, iaxis, ctypes.c_float(iValue))if ret == 0:print("Set Axis (", iaxis, ") Units:", iValue)else:print("Set Axis (", iaxis, ") Units fail!error:",ret)return ret# 设置轴加速度def set_accel(self, iaxis, iValue):ret = zauxdll.ZAux_Direct_SetAccel(self.handle, iaxis, ctypes.c_float(iValue))if ret == 0:print("Set Axis (", iaxis, ") Accel:", iValue)else:print("Set Accel (", iaxis, ") Accel fail!")return ret# 设置轴减速度def set_decel(self, iaxis, iValue):ret = zauxdll.ZAux_Direct_SetDecel(self.handle, iaxis, ctypes.c_float(iValue))if ret == 0:print("Set Axis (", iaxis, ") Decel:", iValue)else:print("Set Axis (", iaxis, ") Decel fail!error:",ret)return ret# 设置轴运行速度def set_speed(self, iaxis, iValue):ret = zauxdll.ZAux_Direct_SetAccel(self.handle, iaxis, ctypes.c_float(iValue))if ret == 0:print("Set Axis (", iaxis, ") Speed:", iValue)else:print("Set Axis (", iaxis, ") Speed fail!error:",ret)return ret

5）轴参数读取。

####################轴参数读取################################### 读取轴脉冲当量def get_untis(self, iaxis):iValue = (ctypes.c_float)()ret = zauxdll.ZAux_Direct_GetUnits(self.handle, iaxis, ctypes.byref(iValue))if ret == 0:print("Get Axis (", iaxis, ") Units:", iValue.value)else:print("Get Axis (", iaxis, ") Units fail! error:",ret)return ret# 读取轴加速度def get_accel(self, iaxis):iValue = (ctypes.c_float)()ret = zauxdll.ZAux_Direct_GetAccel(self.handle, iaxis, ctypes.byref(iValue))if ret == 0:print("Get Axis (", iaxis, ") Accel:",  iValue.value)else:print("Get Axis (", iaxis, ") Accel fail! error:",ret)return ret# 读取轴减速度def get_decel(self, iaxis):iValue = (ctypes.c_float)()ret = zauxdll.ZAux_Direct_GetDecel(self.handle, iaxis, ctypes.byref(iValue))if ret == 0:print("Get Axis (", iaxis, ") Decel:",  iValue.value)else:print("Get Axis (", iaxis, ") Decel fail! error:",ret)return ret# 读取轴运行速度def get_speed(self, iaxis):iValue = (ctypes.c_float)()ret = zauxdll.ZAux_Direct_GetSpeed(self.handle, iaxis, ctypes.byref(iValue))if ret == 0:print("Get Axis (", iaxis, ") Speed:",  iValue.value)else:print("Get Axis (", iaxis, ") Speed fail! error:",ret)return ret

6）单轴运动。

 # 直线运动def move(self, iaxis, iValue):ret = zauxdll.ZAux_Direct_Single_Move(self.handle, iaxis, ctypes.c_float(iValue))if ret == 0:print("Axis (", iaxis, ") Move:", iValue)else:print("Axis (", iaxis, ") Move Fail! error:",ret)return ret# 持续运动def vmove(self, iaxis, idir):ret = zauxdll.ZAux_Direct_Single_Vmove(self.handle, iaxis, idir)if ret == 0:print("axis (", iaxis, ")Vmoving!")else:print("Vmoving fail! error:",ret)return ret
7）运行程序，输出结果。######################功能使用####################
zaux = ZMCWrapper()
# 连接控制器ip   默认192.168.0.11
zaux.connect("192.168.0.11")# 加载EtherCat总线初始化bas文件
filename =os.getcwd()+"\ECAT_INIT.bas"
zaux.BasDown(filename,1)# 设置轴0参数
zaux.set_units(0, 100)
zaux.set_accel(0, 1000)
zaux.set_decel(0, 1000)
zaux.set_speed(0, 1000)# 获取轴0参数
zaux.get_untis(0)
zaux.get_accel(0)
zaux.get_decel(0)
zaux.get_speed(0)# 单轴运动
zaux.move(0,100)  # 轴0直线运动移动100位置