EtherCAT运动控制器上位机之Python+Qt（一）：链接与单轴运动

ZMC408CE硬件介绍

ZMC408CE是正运动推出的一款多轴高性能EtherCAT总线运动控制器，具有EtherCAT、EtherNET、RS232、CAN和U盘等通讯接口，ZMC系列运动控制器可应用于各种需要脱机或联机运行的场合。

ZMC408CE支持8轴运动控制，最多可扩展至32轴，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、同步跟随等功能。

ZMC408CE支持PLC、Basic、HMI组态三种编程方式。PC上位机API编程支持C#、C++、LabVIEW、Matlab、Qt、Linux、VB.Net、Python等接口。

ZMC408CE支持8轴运动控制，可采用脉冲轴（带编码器反馈）或EtherCAT总线轴，通用IO包含24路输入口和16路输出口，部分IO为高速IO，interwetten与威廉的赔率体系 量AD/DA各两路，EtherCAT最快125us的刷新周期。

ZMC408CE支持8个通道的硬件比较输出、硬件定时器、运动中精准输出，还支持8通道PWM输出，对应的输出口为OUT0-7，支持8个通道同时触发硬件比较输出。

更多关于ZMC408CE的详情介绍，点击“推荐|8通道PSO的高性能EtherCAT总线运动控制器”查看。

PCIE464M硬件介绍

PCIE464M是一款基于PCIe的PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡，具有多项实时和高精度运动控制控制功能。

用户可直接将PCIE464M嵌入标准PC机实现高性能的EtherCAT运动控制功能，实现高精多轴同步控制，EtherCAT控制周期最小可达100us！

PCIE464M内置多路高速IO输入输出，可满足用户的多样化高速IO应用需求，如：高速色标锁存、高速PWM、多维位置比较输出PSO、视觉飞拍、速度前瞻、编码器位置检测等应用。

PCIE464M运动控制卡上自带16进16出，第三方图像处理工控机或PC无需额外配置IO数据采集卡和PLC，即可实现IPC形态的机器视觉运动控制一体机，简化硬件架构，节省成本，软硬件一体化。

更多关于PCIE464M的详情介绍，点击“PCIE464M-高速高精，超高速PCIe EthrtCAT实时运动控制卡”查看。

一、Python语言开发流程

本文案例Python开发环境：

操作系统环境：Win10_64位

Python版本：python-3.10.10-amd64.exe

Pycharm版本：pycharm-community-2024.1.3.exe

1）安装汉化包：点击file → setting → plugins，然后搜索Chinese中文包。

2）python解析器安装Pyside2软件包（QT库）：File → Settings → Project pythonProject。

3）配置自定义控件：File → Settings → Tools → External Tools点击+新增自定义工具。

自定义QtDesigner

目的：用于生成.ui文件

Name：QtDesigner

Group：Qt

Program：PySide2安装路径下的 designer.exe 路径

例如：C:PythonPython39Scriptspyside2-designer.exe

Working directory：

$ProjectFileDir$

自定义Pyside2-uic

目的：将制作好的.ui文件转化为.py文件

Name：Pyside2-uic

Group：Qt

Program：Python安装目录下Scriptspyside2-uic.exe

例如：C:PythonPython39Scriptspyside2-uic.exe

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

Working directory：

$FileDir$

自定义Pyside2-rcc

目的：将图片文件转化为.py文件

Name：Pyside2-rcc

Group：Qt

Program：Python安装目录下Scriptspyside2-rcc.exe

例如：C:PythonPython39Scriptspyside2-rcc.exe

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

Working directory：$FileDir$

4）配置好自定义控件后，后续可以直接在pycharm菜单中使用。

二、Python+Qt进行运动控制开发

1、新建项目

2、UI设置界面

1）进入项目ui设置界面：工具 → Qt → QtDesigner。

2）设置项目Ui：通过拖动控件到界面设置ui。

3）ui设置完后保存文件：文件 → 保存。

3、Python运行UI

1）添加UI运行的python文件：选中项目右键 → 新建 → Python File。

2）Ui_Weiget文件里面添加UI处理的类。

from PySide2.QtCore import QFile
from PySide2.QtUiTools import QUiLoader
class UiInterFace:
   def __init__(self):
       # 从文件中加载UI定义
       q_state_file = QFile("mainWeiget.ui")
       q_state_file.open(QFile.ReadOnly)
       q_state_file.close()
       # 从 UI 定义中动态 创建一个相应的窗口对象
       self.ui = QUiLoader().load(q_state_file)

3）同步骤1添加主运行python文件Main，并添加主入口运行函数。

from PySide2.QtWidgets import QApplication
from Ui_Weiget import UiInterFace
if __name__ == "__main__":
   app = QApplication([])  #加载所有控件
   ui_interface = UiInterFace()   #创建窗体对象
   ui_interface.ui.show()    #主窗口的控件，全部显示在界面上
   app.exec_()             #进入QApplication的事件处理循环

4）此时在Main文件点击运行按钮，可以运行程序显示UI界面。

4、添加库文件、库函数封装的Python文件。

1）找到厂家提供的光盘资料里面的python函数库，路径如下（64位库为例）。

A、进入厂商提供的光盘资料找到“04PC函数”文件夹，并点击进入。

B、选择“PC函数库V2.1”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Python64压缩包,里面有Python对应的函数库，与

运动函数封装的python文件。

2）将厂商提供的python的库文件以及相关文件复制到新建的项目中。

A、进入dll文件夹，选中zauxdll.dl、zmotion.dll、zauxdllPython.py三个文件复制。

B、选中新建的项目粘贴，便把对应的库文件与封装的运动Python文件粘贴到了项目中。

3）进入ui的python文件在文件开头处导入zauxdllPython文件的ZAUXDLL类，并在界面类中创建ZAUXDLL对象。

三、相关PC函数介绍

1、PC函数手册可在光盘资料查看，具体路径如下。

2、连接控制器。

3、读取当前轴运动是否在运动中。

4、设置脉冲当量。

5、设置轴运动速度。

6、单轴持续运动。

7、单轴绝对运动。

8、单轴停止运动。

四、例程演示

1、连接控制器。

#连接控制器, 控制器默认IP是192.168.0.11，此处使用comboBox内输入的ip
def on_btn_open_clicked(self):
   strtemp = self.ui.comboBox.currentText()
   print("当前的ip是 ：", strtemp)
   if self.Zmc.handle.value is not None:
       self.Zmc.ZAux_Close()
       self.time1.stop()
       self.ui.setWindowTitle("单轴运动")
   iresult = self.Zmc.ZAux_OpenEth(strtemp)#连接控制器
   if 0 != iresult:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "连接失败")
   else:
       QMessageBox.warning(self.ui, "提示", "连接成功")
       str_title = self.ui.windowTitle() + strtemp
       self.ui.setWindowTitle(str_title)
       self.Up_State()  #刷新函数
       self.time1.start(100)#开启定时器

2、轴运动。

#轴运行函数
def on_btn_Run_clicked(self):
   if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui, "警告", "未连接控制器")
       return
   # 获取轴运动状态0 –运动中，-1-未运动
   isidle=self.Zmc.ZAux_Direct_GetIfIdle(self.axis_Num)[1].value 
   isidle=int(isidle)
   if self.mode == 1 and not isidle:
       QMessageBox.warning(self.ui, "警告", "未停止")
       return
   # 设置脉冲当量
   str_tmp = self.ui.edit_Units.text()
   float_tmp = float(str_tmp)
   self.Zmc.ZAux_Direct_SetUnits(self.axis_Num, float_tmp)#设置脉冲单量
   # 设置运动速度
   str_tmp = self.ui.edit_Speed.text()
   float_tmp = float(str_tmp)
   self.Zmc.ZAux_Direct_SetSpeed(self.axis_Num, float_tmp)#设置运动速度
   # 设置加速度
   str_tmp = self.ui.edit_Accel.text()
   float_tmp = float(str_tmp)
   self.Zmc.ZAux_Direct_SetAccel(self.axis_Num, float_tmp)#设置加速度
   # 设置减速度
   str_tmp = self.ui.edit_Decel.text()
   float_tmp = float(str_tmp)
   self.Zmc.ZAux_Direct_SetDecel(self.axis_Num, float_tmp)#设置减速
   # 设置S曲线
   str_tmp = self.ui.edit_Sramp.text()
   float_tmp = float(str_tmp)
   self.Zmc.ZAux_Direct_SetSramp(self.axis_Num, float_tmp)# 设置S曲线
   if 0 == self.mode:
       # 单轴持续运动
       self.Zmc.ZAux_Direct_Single_Vmove(self.axis_Num, self.direction)
   elif 1 == self.mode:
       str_tmp = self.ui.edit_Distance.text()
       float_tmp = float(str_tmp)
       # 单轴相对运动运动
       self.Zmc.ZAux_Direct_Single_Move(self.axis_Num, -float_tmp if self.direction == -1 else float_tmp)

3、停止轴运动。

#停止轴运动
def on_btn_Stop_clicked(self):
   if self.Zmc.handle.value is None:
       QMessageBox.warning(self.ui, "警告", "未连接控制器")
       return
   #获取轴运动状态0 –运动中，-1-未运动
   isidle=self.Zmc.ZAux_Direct_GetIfIdle(self.axis_Num)[1].value
   if isidle:
       QMessageBox.warning(self.ui, "警告", "已停止")
       return
   #停止单轴运动
   self.Zmc.ZAux_Direct_Single_Cancel(self.axis_Num, 2)

4、运行程序观察运行效果。

运行python程序，通过RTSys软件观察运行情况。

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