之前的課程給大家介紹了ZMC432CL-V2硬件接口（詳情點擊→步進(jìn)的光柵尺全閉環(huán)EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2（一）：硬件接口介紹）。

本節(jié)主要講解如何通過Python編程調(diào)試ZMC432CL-V2的脈沖閉環(huán)功能。

ZMC432CL-V2產(chǎn)品簡介

ZMC432CL-V2高性能多軸運動控制器是一款兼容EtherCAT總線和脈沖型的獨立式運動控制器，具備高速實時反饋功能，支持脈沖全閉環(huán)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高響應(yīng)速度的運動控制。高精度定位，有效消除機(jī)械傳動誤差，滿足高精密加工場景應(yīng)用要求。

ZMC432CL-V2硬件功能特性：

1.豐富的運動控制功能：支持直線、圓弧、空間圓弧、螺旋插補(bǔ)等。

2.硬件接口豐富：支持脈沖軸（帶編碼器反饋）和EtherCAT總線軸，具備24路輸入和12路輸出的通用IO，部分為高速IO，2路模擬量輸出(DA)。

3.EtherCAT刷新周期最快達(dá)250us，滿足高速通信需求。

4.支持4通道硬件比較輸出、硬件定時器、運動中精準(zhǔn)輸出，適用于多通道視覺飛拍等場合。

5.支持掉電檢測、掉電存儲，多種程序加密方式，能夠有效防止系統(tǒng)故障，保護(hù)項目工程文件數(shù)據(jù)，并提高系統(tǒng)的可靠性。

6.通過純國產(chǎn)IDE開發(fā)環(huán)境RTSys進(jìn)行項目開發(fā)，可實時仿真、在線跟蹤以及診斷與調(diào)試，簡便易用，支持多種高級上位機(jī)語言聯(lián)合編程進(jìn)行二次開發(fā)。

更多關(guān)于ZMC432CL-V2詳情介紹點擊→步進(jìn)控制的光柵尺全閉環(huán)解決方案：32軸EtherCAT總線運動控制器ZMC432CL-V2。

Python語言如何調(diào)用ZMotion的動態(tài)庫進(jìn)行項目開發(fā)

此案例Python開發(fā)環(huán)境操作系統(tǒng)環(huán)境 ：Win11_64位

Python版本：python-3.10.10-amd64.exe

Pycharm版本：pycharm-community-2024.1.3.exe

一.python開發(fā)前對環(huán)境、解析器進(jìn)行配置。

1.安裝漢化包：點擊file→setting→plugins，然后搜索Chinese中文包。

2.python解析器安裝Pyside2軟件包（QT庫）：File→Settings→Project pythonProject。

3.配置自定義控件：File→Settings→Tools→External Tools點擊+新增自定義工具。

自定義QtDesigner目的：用于生成.ui文件

Name：QtDesigner

Group：Qt

Program：PySide2安裝路徑下的 designer.exe 路徑

例如：C:PythonPython39Scriptspyside2-designer.exe

Working directory：$ProjectFileDir$

自定義Pyside2-uic目的：將制作好的.ui文件轉(zhuǎn)化為.py文件

Name：Pyside2-uic

Group：Qt

Program：Python安裝目錄下Scriptspyside2-uic.exe

例如：C:PythonPython39Scriptspyside2-uic.exe

Arguments：$FileName$ -o $FileNameWithoutExtension$.py

Working directory：$FileDir$

自定義Pyside2-rcc目的：將圖片文件轉(zhuǎn)化為.py文件

Name：Pyside2-rcc

Group：Qt

Program：Python安裝目錄下Scriptspyside2-rcc.exe

例如：C:PythonPython39Scriptspyside2-rcc.exe

Arguments：$FileName$ -o $FileNameWithoutExtension$_rc.py

Working directory：$FileDir$

4.配置好自定義控件后，后續(xù)可以直接在pycharm菜單中使用。

二.python+Qt進(jìn)行項目創(chuàng)建與UI設(shè)置、添加ZMotion動態(tài)庫。

1.新建項目：文件→新建項目。

2.UI設(shè)置界面。

（1）進(jìn)入項目ui設(shè)置界面：工具→Qt→QtDesigner。

（2）設(shè)置項目Ui:通過拖動控件到界面設(shè)置ui。

（3）ui設(shè)置完后保存文件：文件→保存。

3.python運行UI。

（1）添加UI運行的python文件：選中項目右鍵→新建→Python File。

（2）Ui_Weiget文件里面添加UI處理的類。

fromPySide2.QtCoreimportQFile
fromPySide2.QtUiToolsimportQUiLoader
classUiInterFace:
 def__init__(self):
   # 從文件中加載UI定義
    q_state_file = QFile("mainWeiget.ui")
    q_state_file.open(QFile.ReadOnly)
    q_state_file.close()
   # 從 UI 定義中動態(tài) 創(chuàng)建一個相應(yīng)的窗口對象
    self.ui = QUiLoader().load(q_state_file)

（3）同步驟（1）添加主運行python文件Main，并添加主入口運行函數(shù)。

fromPySide2.QtWidgetsimportQApplication
fromUi_WeigetimportUiInterFace
if__name__ =="__main__":
  app = QApplication([]) #加載所有控件
  ui_interface = UiInterFace() #創(chuàng)建窗體對象
  ui_interface.ui.show()  #主窗口的控件，全部顯示在界面上
  app.exec_()      #進(jìn)入QApplication的事件處理循環(huán)

（4）此時在Main文件點擊運行按鈕，可以運行程序顯示UI界面。

4.添加庫文件、庫函數(shù)封裝的Python文件。

（1）找到廠家提供的光盤資料里面的python函數(shù)庫，路徑如下（64位庫為例）。

a.進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數(shù)1PC函數(shù)庫V2.1windows平臺Python”文件夾，據(jù)需要選擇對應(yīng)的函數(shù)庫，這里選擇64位庫。

b.進(jìn)入“64位”后打開文件夾“Python64”找到“dll庫文件”與“zmcdll”。

（2）將廠商提供的python的庫文件以及相關(guān)文件復(fù)制到新建的項目中。

a.進(jìn)入“dll庫文件”選中zauxdll.dl，zmotion.dll兩個文件復(fù)制到項目中。

b.進(jìn)入“zmcdll”選中zauxdllPython.py文件復(fù)制到項目中。

c.把對應(yīng)的庫文件與封裝的運動Python文件粘貼到項目中后。

（3）進(jìn)入ui的python文件在文件開頭處導(dǎo)入zauxdllPython文件的ZAUXDLL類，并在界面類中創(chuàng)建ZAUXDLL對象。

PC函數(shù)介紹

1.PC函數(shù)手冊可在光盤資料查看，具體路徑如下。

2.連接控制器。

3.萬能指令之在線命令

有一些使用頻率較低的Basic指令我們沒有封裝到上位機(jī)的輔助庫中，如果用戶上位機(jī)需要調(diào)用對應(yīng)的Basic指令的話，可以通過在線命令自行進(jìn)行相關(guān)指令封裝。

Python編程調(diào)試ZMC432CL-V2的脈沖閉環(huán)功能

1.通過在線命令封裝脈沖閉環(huán)功能對應(yīng)的上位機(jī)接口。

（1）選中項目右鍵→新建→Python File新建一個MyFullClosedLoop類文件。

（2）查詢Basic對應(yīng)指令的使用說明，封裝一個設(shè)置軸比例增益的上位機(jī)接口。

defZAux_Direct_SetPGain(self, iaxis, fValue):
 '''
  :Description:設(shè)置軸的比例增益
  :param iaxis:軸號
  :param fValue:比例增益P的值
  :return:錯誤碼,返回字符串
  '''
 # 判斷軸數(shù)是否超標(biāo)
 if iaxis > self.MAX_AXIS_AUX:
   returnself.ERR_AUX_PARAERR
 # 生成命令
  pszCommand ="P_Gain({0}) = {1}".format(iaxis, fValue)
 # 調(diào)用命令執(zhí)行函數(shù)
  ret = self.Zmc.ZAux_DirectCommand(pszCommand)
 returnret[0],ret[1]

（3）查詢Basic對應(yīng)指令的使用說明，封裝一個獲取軸比例增益的上位機(jī)接口。

defZAux_Direct_GetPGain(self,iaxis):
 '''
  :Description:獲取軸的比例增益
  :param iaxis:軸號
  :return:錯誤碼,獲取的軸比例增益P的值
  '''
 # 判斷軸數(shù)是否超標(biāo)
 ifiaxis >self.MAX_AXIS_AUX:
   returnself.ERR_AUX_PARAERR
 #生成命令
  pszCommand ="?P_Gain({0})".format(iaxis)
 #調(diào)用命令執(zhí)行函數(shù)
  ret = self.Zmc.ZAux_Execute(pszCommand)
 ifself.ERR_OK != ret[0]:
   returnret[0]
 # 解析返回的字符串
 iflen(ret[1]) ==0:
   returnself.ERR_NOACK
 else:
    value =float(ret[1])
   returnself.ERR_OK,value

（4）封裝好的脈沖閉環(huán)功能相關(guān)的上位機(jī)接口。

2.Python閉環(huán)功能的測試?yán)叹帉懓咐v解。

（1）【連接】連接控制器。

#連接控制器，一般使用網(wǎng)口連接，控制器默認(rèn)IP是192.168.0.11，
defon_btn_Connect(self):
 ifself.Zmc.handle.valueisnotNone:
    self.Zmc.ZAux_Close()
    self.Zmc.handle.value =None
    self.ui.setWindowTitle("脈沖閉環(huán)測試(步進(jìn)驅(qū)動器+編碼器反饋)")
  Temptype =2# 2-ETH
  TempStr = self.ui.cb_strlist.currentText()
 ifself.ui.cb_type.currentText() =="網(wǎng)口":
    Temptype =2# 2-ETH
 elifself.ui.cb_type.currentText() =="LOCAL":
    Temptype =5# MotionRT
 elifself.ui.cb_type.currentText() =="PCI":
    Temptype =4# PCI
 elifself.ui.cb_type.currentText() =="串口":
    Temptype =1# COM
  iresult = self.Zmc.ZAux_FastOpen(Temptype, TempStr,1000)

（2）【更新PID參數(shù)】按鈕如何打開和關(guān)閉脈沖閉環(huán)功能，如何更新PID參數(shù)。

defPidParaSet(self):
 TempFloat=0
 TempDpos=0
 TempMpos=0
 TempInt=0
 Axis_Num= int(self.ui.edit_AxisId.text()) # 軸號
 CloseLoop= MyFullClosedLoop() # 創(chuàng)建 MyFullClosedLoop 控制器對象
 CloseLoop.Zmc.handle=self.Zmc.handle #設(shè)置控制器句柄為當(dāng)前連接控制器句柄
 CompareStr="閉環(huán)已開"
 TempStr= self.ui.btn_IsClosedLoop.text()
 #打開全閉環(huán)去控制軸運動
 ifTempStr == CompareStr:
   #獲取軸位置，如果DPOS和MPOS相差太大不能打開脈沖閉環(huán)
   TempDpos= self.Zmc.ZAux_Direct_GetDpos(Axis_Num)[1].value
   TempMpos= self.Zmc.ZAux_Direct_GetMpos(Axis_Num)[1].value
   if((TempDpos - TempMpos) >4 or (TempDpos - TempMpos < -4)):
? ? ? ? ? ??print("規(guī)劃位置和反饋位置相差太大，無法啟動閉環(huán)功能?。。?！")
? ? ? ? ? ??QMessageBox.warning(self.ui,?"提示",?"規(guī)劃位置和反饋位置相差太大，無法啟動閉環(huán)功能?。。?！")
? ? ? ? ? ??return?-1
? ? ? ??#更新比例增益
? ? ? ??TempFloat=self.ui.edit_ParaP.text()
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetPGain(Axis_Num, TempFloat)
? ? ? ??#更新積分增益
? ? ? ??TempFloat=self.ui.edit_ParaI.text()
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetIGain(Axis_Num,TempFloat)
? ? ? ??# 更新微分增益
? ? ? ??TempFloat=self.ui.edit_ParaD.text()
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetDGain(Axis_Num,TempFloat)
? ? ? ??#更新速度前饋增益
? ? ? ??TempFloat?= self.ui.edit_ParaVF.text()
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetVffGain(Axis_Num, TempFloat)
? ? ? ??#更新加速度前饋增益
? ? ? ??TempFloat?= self.ui.edit_ParaAF.text()
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetAffGain(Axis_Num, TempFloat)
? ? ? ??# 更新速度增益
? ? ? ??TempFloat?= self.ui.edit_ParaOV.text()
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetOvGain(Axis_Num, TempFloat)
? ? ? ??#注意：在打開servo之前打開encoder_servo后要完成一次atype由0變?yōu)?的切換，否則會報axis: axis:0 config not support Servo#1、先打開encoder_servo
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetEncoderServo(Axis_Num,?1)
? ? ? ??time.sleep(0.02)
? ? ? ? TempInt=CloseLoop.ZAux_Direct_GetEncoderServo(Axis_Num)[1]
? ? ? ??if?TempInt==1:
? ? ? ? ? ??#2、完成一次Atype由0變?yōu)?的切換
? ? ? ? ? ??self.Zmc.ZAux_Direct_SetAtype(Axis_Num,?0);
? ? ? ? ? ??time.sleep(0.02)
? ? ? ? ? ??self.Zmc.ZAux_Direct_SetAtype(Axis_Num,?4);
? ? ? ? ? ??#3、打開Servo
? ? ? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetServo(Axis_Num,?1);
? ? ? ? ? ??time.sleep(0.02)
? ? ? ? ? ??TempInt=CloseLoop.ZAux_Direct_GetServo(Axis_Num)[1]
? ? ? ? ? ??if?TempInt==1:
? ? ? ? ? ? ? ??print("閉環(huán)參數(shù)配置完成, 軸全閉環(huán)功能打開成功。");
? ? ? ? ? ??else:
? ? ? ? ? ? ? ??print("軸閉環(huán)開關(guān)Servo打開失敗, 導(dǎo)致脈沖全閉環(huán)開啟失敗");
? ? ? ? ? ? ? ??return?-1;
? ? ? ??else:
? ? ? ? ? ??print("軸編碼器閉環(huán)EncoderServo打開失敗, 導(dǎo)致脈沖全閉環(huán)開啟失?。。?！");
? ? ? ? ? ??return?-1;
? ??else:
? ? ? ??#關(guān)閉全閉環(huán)的功能
? ? ? ??#1、關(guān)閉EncoderServo
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetEncoderServo(Axis_Num,?0);
? ? ? ??time.sleep(0.02)
? ? ? ??TempInt=CloseLoop.ZAux_Direct_GetEncoderServo(Axis_Num)[1]
? ? ? ??if?TempInt==1:
? ? ? ? ? ??Console.WriteLine("軸EncoderServo關(guān)閉失敗?。?！");
? ? ? ? ? ??return?-1;
? ? ? ??# 2、關(guān)閉EncoderServo后需要完成ATYPE的切換，保證完全關(guān)閉閉環(huán)功能
? ? ? ??self.Zmc.ZAux_Direct_SetAtype(Axis_Num,?0);
? ? ? ??time.sleep(0.02)
? ? ? ??self.Zmc.ZAux_Direct_SetAtype(Axis_Num,?4);
? ? ? ??# 3、關(guān)閉Servo
? ? ? ??CloseLoop.ZAux_Direct_SetServo(Axis_Num,?0);
? ? ? ??time.sleep(0.02)
? ? ? ??TempInt=CloseLoop.ZAux_Direct_GetServo(Axis_Num)[1]
? ? ? ??if?TempInt==1:
? ? ? ? ? ??print("軸Servo關(guān)閉失?。。?！");
? ? ? ? ? ??return?-1;
? ??return?0;

（3）【更新軸參數(shù)】按鈕如何完成軸參數(shù)的更新。

defAxisParaSet(self):
  TempFloat =0
  TempInt1 =0
  TempInt2 =0
  Axis_Num =int(self.ui.edit_AxisId.text()) # 軸號
 # 設(shè)置最大隨動誤差FE_LIMIT
  self.Zmc.ZAux_Direct_SetFeLimit(Axis_Num,500)
 # 更新編碼器齒輪比 （如果發(fā)N個脈沖，實際編碼器反饋M個脈沖，編碼器齒輪比要設(shè)置成 N/M）
  TempInt1 =int(self.ui.edit_EncoderRatioMol.text())
  TempInt2 =int(self.ui.edit_EncoderRatioDenom.text())
  self.Zmc.ZAux_Direct_EncoderRatio(Axis_Num, TempInt1, TempInt2)
 # 更新脈沖當(dāng)量，一般脈沖當(dāng)量設(shè)置成機(jī)臺運動1mm需要的脈沖數(shù)
  TempFloat =float(self.ui.edit_ParaUnits.text())
  self.Zmc.ZAux_Direct_SetUnits(Axis_Num, TempFloat);
 # 全閉環(huán)的功能需要把ATYPE設(shè)置成4
  self.Zmc.ZAux_Direct_SetAtype(Axis_Num,4);
 # 更新速度
  TempFloat =float(self.ui.edit_ParaSpeed.text())
  self.Zmc.ZAux_Direct_SetSpeed(Axis_Num, TempFloat);
 # 更新加速度、減速度
  TempFloat =float(self.ui.edit_ParaAccel.text())
  self.Zmc.ZAux_Direct_SetAccel(Axis_Num, TempFloat);
  TempFloat =float(self.ui.edit_ParaDecel.text())
  self.Zmc.ZAux_Direct_SetDecel(Axis_Num, TempFloat);
 # 是否啟用SS曲線
 ifself.CurveIsSS ==1:
   # 啟用SS曲線,VP_MODE模式設(shè)置成7即可
   # 上位機(jī)沒有現(xiàn)場設(shè)置VP_MODE的接口，直接在線命令去封裝，在線命令是萬能指令
    pszCommand ="VP_MODE({0}) = 7 ".format(Axis_Num)
    self.Zmc.ZAux_DirectCommand(pszCommand)
   print("啟用SS曲線,VP_MODE模式設(shè)置成7?。?)
 else:
   # 啟用S曲線,VP_MODE模式設(shè)置成0即可
   # 上位機(jī)沒有現(xiàn)場設(shè)置VP_MODE的接口，直接在線命令去封裝，在線命令是萬能指令
    pszCommand ="VP_MODE({0}) = 0 ".format(Axis_Num)
    self.Zmc.ZAux_DirectCommand(pszCommand)
   # S曲線模式，S曲線時間sramp是有效果的，需要設(shè)置一下
    TempFloat =float(self.ui.edit_ParaSramp.text())
    self.Zmc.ZAux_Direct_SetSramp(Axis_Num, TempFloat);
   print("啟用S曲線,VP_MODE模式設(shè)置成0！！")
 print("軸參數(shù)設(shè)置完成??！")

通過RTSys的示波器對比開環(huán)控制和全閉環(huán)控制的情況

示波器的使用可以參考正運動小助手的歷史推文《運動控制看的更清楚細(xì)致！RTSys示波器功能簡介 (qq.com)》。

1.開環(huán)控制情況分析

測試發(fā)現(xiàn)：步進(jìn)驅(qū)動器的開環(huán)控制，運動過程中隨動誤差（規(guī)劃位置和光柵尺反饋位置的差值）一直維持在0.02個用戶單位左右(這里一個用戶單位即一個UNITS設(shè)置的是1mm），當(dāng)運動結(jié)束時光柵尺的反饋位置和指令規(guī)劃位置也不相等，大概差了0.0015個用戶單位，折算為脈沖數(shù)是0.0015*用戶單位=3個脈沖。

2.閉環(huán)控制情況分析

測試發(fā)現(xiàn)：步進(jìn)驅(qū)動器的閉環(huán)控制，運動過程中隨動誤差（規(guī)劃位置和光柵尺反饋位置的差值）除了啟動和停止以外大部分保持在0個脈沖當(dāng)量左右，相比較開環(huán)控制有較大的提升，當(dāng)運動結(jié)束時光柵尺的反饋位置和指令規(guī)劃位置也是相等的。

3.教學(xué)視頻可點擊→“步進(jìn)控制的光柵尺全閉環(huán)EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2（五）：Python編程調(diào)試”查看。

完整代碼獲取地址

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本次，正運動技術(shù)步進(jìn)控制的光柵尺全閉環(huán)EtherCAT運動控制器ZMC432CL-V2（五）：Python編程調(diào)試，就分享到這里。

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審核編輯 黃宇