快速入门丨篇九：如何进行运动控制器示波器的应用？

　　之前正运动技术与大家分享了，运动控制器的固件升级、ZBasic程序开发、ZPLC程序开发、与触摸屏通讯和输入/输出IO的应用、运动控制器数据与存储的应用、运动控制器ZCAN、EtherCAT总线的使用等。

　　今天，我们来讲解一下正运动技术运动控制器示波器的应用。

　　教学视频地址：《视频教程：如何进行运动控制器示波器的应用？》

　　1、材料准备与控制器接线参考

　　材料准备：

　　1)电脑1台，安装ZDevelop3.10.00版本软件

　　2)控制器1个

　　3)24V直流电源1个

　　4)总线驱动器+电机(或步进驱动器+电机)若干

　　5)控制器接线端子若干

　　6)网线若干

　　7)连接线若干

　　另：IO设备、扩展模板、触摸屏等根据需求选用。

　　控制器接线参考：

　　2、示波器功能

　　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。

　　示波器利用控制器内部处理的数据，把数据显示成图形，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”中打开示波器窗口或点击菜单栏快捷按钮。

　　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。

　　示波器采样示意图

　　3、示波器基本设置

　　示波器设置面板

　　1)设置：打开示波器设置窗口，设置示波器相关参数。

　　2)启动：启动示波器(但不启动示波器采样)。

　　3)停止：停止示波器采样。

　　4)XY模式：勾选时切换成XY平面显示两个轴的插补合成轨迹。

　　5)<<：按下隐藏通道名称和峰值，只显示通道编号。

　　6)手动触发：手动触发示波器采样按钮。

　　7)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。

　　8)显示：选择当前通道曲线是否显示。

　　9)编号：选择需要采集的数据源编号，例如轴号、数字量IO编号、模拟量IO编号、TABLE编号、VR编号、MODBUS编号等。

　　10)数据源：选择抓取的数据类型，下拉菜单选择，多种类型参数可选。

　　11)偏移：波形纵轴偏移量设置。

　　12)刻度：纵轴一格的刻度。

　　13)水平刻度：横轴一格的刻度。

　　4、示波器参数设置

　　若要设置示波器参数，如轴编号、数据源以及打开示波器设置窗口，要先停止示波器再设置。点击“设置”按钮，弹出如下所示“示波器设置”窗口。

　　示波器参数设置面板

　　1)通道数：要采样的通道总数。

　　2)深度：总共采样的数据次数，深度越大采样范围越大。

　　3)间隔：采样时间间隔，单位为系统周期，与控制器固件版本有关，一般默认1ms，指令SERVO_PERIOD查看。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。

　　4)TABLE位置：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，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。

　　5)背景颜色/通道颜色：设置背景与每个通道波形对应的颜色。

　　6)显示类型：点和线段两种曲线类型可选。线段更容易发现异常点的数据显示。

　　7)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。

　　8)导出参数：需要导出示波器数据时勾选。

　　5、示波器数据导入导出

　　1)导入

　　示波器必须在停止状态下才能导入数据，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。

　　2)导出

　　导出参数显示示波器设置情况，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，导出数据形式如图所示。

　　导出数据形式

　　6、示波器的使用

　　1)示波器采样使用方法

　　A、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)。

　　B、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。

　　C、再选择采样数据编号和数据源，点击“启动”按钮。

　　D、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。

　　E、若波形精度不高或显示不完整，可点击“停止”按钮后再打开“设置”，调整好采样间隔和采样深度后重新执行上述采样过程。

　　2)示波器使用注意事项

　　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320000，4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。

　　示波器采样数据占用的空间不要与程序使用的TABLE数据区域重合。

　　控制器TABLE空间大小使用TSIZE指令读取、在“控制器状态”窗口查看或在线命令?*max打印查看。

　　7、示波器显示类型的区别

　　示波器采样曲线显示类型有点和线段两类。

　　点：示波器按固定周期采集得出的一系列采样点的数据，如下图。

　　示波器采样曲线显示类型：点采样显示图

　　线段：将采样点连成平滑的线段显示，如下图，线段更容易发现异常点的数据显示，一般数据波动较大的场合建议显示为线段。

　　示波器采样曲线显示类型：线段采样显示图

　　8、示波器采样

　　连续采集：

　　不选择连续采样时，到达采样深度后示波器自动停止采样。

　　在示波器“设置”里勾选连续采集，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，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。

　　示波器采样时间计算：

　　例如深度：10000，间隔：5

　　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。

　　9、示波器XY模式

　　XY模式支持显示两个轴的插补合成轨迹。不勾选XY模式时，时间为横轴，纵轴为各数据值显示。

　　波形成对显示，曲线1、2为一对，曲线3、4为一对，以此类推。

　　各轴运动波形

　　XY模式插补合成轨迹

　　10、示波器相关指令

　　SCOPE_POS：只读参数，返回当前已采样保存的点数。

　　SCOPE：示波器数据采样，保存到TABLE，可同时采样8类数据(enable, period, table_start, table_stop, p0 [,p1 [,p2 [,p3 [,p4 [,p5 [,p6 [,p7]]]]]]])。

　　enable：使能与否。

　　period：系统周期，一般为1ms，可用SERVO_PERIOD查看。

　　table_start：采样数据存储在TABLE的起始位置。

　　table_stop：TABLE结束位置，减去起始位置为采样个数。

　　p0~p7：采样数据类型，等分存储在TABLE范围。

　　示例：

　　SCOPE(ON,10,0,1000,DPOS(0),MSPEED(0)) '每隔10ms抓取DPOS和MSPEED存储在TABLE 0~1000，0~499存dpos，500~1000存MSPEED，共采样(1000/2)*10=5000ms

　　11、示波器演示例程

　　1)连续轨迹前瞻应用

　　RAPIDSTOP(2)

　　WAIT IDLE(0)

　　BASE(0,1)

　　DPOS=0,0

　　ATYPE=1,1

　　UNITS=100,100

　　SPEED=100,100

　　ACCEL=1000,1000

　　DECEL=1000,1000

　　MERGE=ON

　　CORNER_MODE=2 '启动拐角减速

　　DECEL_ANGLE = 15 * (PI/180) '设置开始减速角度

　　STOP_ANGLE = 45 * (PI/180) '设置结束减速角度

　　FORCE_SPEED=100 '等比减速时起作用

　　TRIGGER '自动触发示波器

　　MOVE(100,100)

　　MOVECIRC(200,0,100,0,1)'半径100顺时针画半圆，终点坐标(300,100)

　　各轴参数波形

　　XY模式插补合成轨迹

　　2)电子凸轮应用

　　'示波器电子凸轮应用例程

　　RAPIDSTOP(2)

　　WAIT IDLE(0)

　　ERRSWITCH = 3

　　BASE(0) '选择第0轴

　　ATYPE= 1 '脉冲方式步进或伺服

　　DPOS = 0

　　UNITS = 100 '脉冲当量

　　SPEED = 200

　　ACCEL = 2000

　　DECEL = 2000

　　TRIGGER

　　'计算TABLE的数据

　　DIM deg, rad, x, stepdeg

　　stepdeg = 1 '可以通过这个来修改段数，段数越多速度越平稳

　　FOR deg=0 TO 360 STEP stepdeg

　　rad = deg * 2 * PI/360 '转换为弧度

　　X = deg * 25 + 10000 * (1-COS(rad)) '计算每小段位移

　　TABLE(deg/stepdeg,X) '存储TABLE

　　TRACE deg/stepdeg,X

　　NEXT deg

　　WHILE 1 '循环运动

　　IF MODBUS_BIT(0) = ON THEN '输入0有效启动运动

　　 CAM(0, 360/stepdeg, 0.1, 300) '虚拟跟踪总长度300

　　WAIT UNTIL IDLE '等待运动停止

　　DELAY(100) '延时

　　ENDIF

　　WEND

　　END

　　电子凸轮波形

　　3)PSO位置同步输出

　　'示波器PSO位置同步输出例程

　　RAPIDSTOP(2)

　　WAIT IDLE(0)

　　BASE(0,1)

　　DPOS=0,0

　　MPOS=0,0

　　ATYPE=1,1

　　UNITS=100,100

　　SPEED=100,100

　　ACCEL=1000,1000

　　DECEL=1000,1000

　　OP(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0

　　TRIGGER '自动触发示波器采样

　　MOVE(300)

　　PSO位置同步输出波形

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