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。

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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。

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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，模拟量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。

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。

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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。

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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。

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。

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

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

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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:\Python\Python39\Scripts\pyside2-designer.exe

Working directory： $P ro j ec tF i l eD i r$

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Scripts\pyside2-uic.exe

例如：C:\Python\Python39\Scripts\pyside2-uic.exe

Arguments： $F i l e N am e$ -o $F i l e N am e Wi t h o u tE x t e n s i o n$ .py

Working directory： $F i l eD i r$

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Scripts\pyside2-rcc.exe

例如：C:\Python\Python39\Scripts\pyside2-rcc.exe

Arguments： $F i l e N am e$ -o $F i l e N am e Wi t h o u tE x t e n s i o n$ _rc.py

Working directory： $F i l eD i r$

4）配置好自定义控件后，后续可以直接在pycharm菜单中使用。

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二、Python+Qt进行运动控制开发

1、新建项目

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2、UI设置界面

1）进入项目ui设置界面：工具 → Qt → QtDesigner。

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2）设置项目Ui：通过拖动控件到界面设置ui。

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3）ui设置完后保存文件：文件 → 保存。

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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。

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2）Ui_Weiget文件里面添加UI处理的类。

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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。

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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。

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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。

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B、选择“PC函数库V2.1”文件夹。

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C、选择“Windows平台”文件夹。

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D、根据需要选择对应的函数库，这里选择64位库。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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2、连接控制器。

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3、读取当前轴运动是否在运动中。

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4、设置脉冲当量。

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5、设置轴运动速度。

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6、单轴持续运动。

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7、单轴绝对运动。

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8、单轴停止运动。

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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() + strtempself.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].valueif 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)