EC-Motion Advanced - 运动控制库
总体描述
EC-Motion Advanced 是 EC-Master 主站协议栈的扩展组件，面向基于 CiA402® 设备配置文件的驱动器，提供完整的运动控制解决方案。该库支持单轴与多轴运动控制，无需额外昂贵的运动控制硬件。EC-Motion 提供类似可编程逻辑控制器（PLC）的接口，便于集成至 PLC 或任意 C++ 应用中，用于控制伺服驱动器。
内置的轨迹生成器可根据运动指令的动态参数（最大速度、加速度、减速度及冲击率）计算目标位置的速度曲线。轨迹生成器支持限制冲击率的运动，并可实现速度之间的平滑过渡。伺服驱动器可运行于周期同步位置模式（CSP）或周期同步速度模式（CSV）。
软件架构
该库提供管理类功能块，例如 McPower 可将轴设置为“已使能”状态，以及运动类功能块，例如 McMoveAbsolute 可将轴移动至指定位置。
若轴当前正在执行运动指令，新的运动功能块将被排队，待当前运动完成后自动执行。通过不同的过渡模式（低、前一、后一、高），可实现连续复杂的运动序列。
库的核心组件是轨迹生成器，在运动开始前将整个运动过程划分为多个阶段（加速、减速、恒速）。在加速与减速阶段，可对冲击率进行限制。
为实现平滑的轴运动，轨迹生成器需在每个周期内计算下一步速度，直至到达目标位置。轴层根据轴的运行模式将速度转换为目标位置（CSP 模式）或目标速度（CSV 模式）。
配置与诊断
EtherCAT 主站配置与诊断工具 EC-Engineer 可帮助用户轻松定义所有需运行轴的参数与设置。基于配置，所有兼容 CiA402 的从站驱动器均可运行，无需修改应用源代码。
在 EC-Engineer 的诊断模式下，可实时监控所有轴的输入与输出。运动控制对话框展示多个实时数据，如当前位置、运动状态等。此外，该对话框还支持完整的轴控制功能，如启停、定位等操作。
功能特性
- 支持多种操作系统：Linux、Xenomai、FreeRTOS、QNX、VxWorks、RTX64 等
- 支持多种 CPU 架构：x86、x64、ARM、ARM64
- 支持单轴与多轴运动（凸轮控制与齿轮联动）
- 高级轨迹生成器
- 支持限制冲击率的运动
- 支持连续运动序列：缓冲模式与过渡控制
- 支持运动过程中参数动态更新
- 提供 PLC 风格接口，便于集成至 PLC 系统中控制伺服驱动器
- 管理类功能块:
- McPower：控制功率级（开/关）
- McSetPosition：坐标系偏移
- McReadParameter / McReadBoolParameter：读取参数值
- McWriteParameter / McWriteBoolParameter：写入参数值
- McReadActualPosition：读取当前轴位置
- McReadActualVelocity：读取当前轴速度
- McReadMotionState：读取当前运动状态
- McReadAxisInfo：读取轴相关信息
- McReadAxisError：读取轴通用错误信息（非功能块相关）
- McReset：将轴从“错误停止”状态重置为“静止”状态
- McCalcMoveProfile / McCalcMoveTimeAtPos：计算轨迹但不实际执行运动
- 单轴运动功能块:
- McStop：命令轴执行受控停止，进入“停止中”状态
- McHalt：命令轴执行受控停止，进入“静止”状态
- McMoveAbsolute：命令轴移动至指定绝对位置
- McMoveRelative：命令轴相对当前位置移动指定距离
- McMoveVelocity：命令轴以指定速度持续运动
- McMoveContinuousAbsolute：命令轴移动至指定绝对位置并以指定速度结束
- McMoveContinuousRelative：命令轴相对当前位置移动指定距离并以指定速度结束
- 多轴运动功能块:
- McCamTableSelect：选择凸轮表并建立连接
- McCamIn：使能凸轮运动
- McCamOut：立即断开主从轴之间的凸轮连接
- McGearIn：建立主从轴之间的速度比例关系
- McGearOut：断开主从轴之间的齿轮联动关系
优势与效益
- 无需额外运动控制硬件 → 降低成本
- 与 acontis 主站协议栈 EC-Master 完美集成 → 降低开发工作量
- 支持多种操作系统与 CPU 架构，开箱即用 → 节省部署时间
- 运动控制与主站协议栈由同一供应商提供 → 简化实施流程，减少合同与沟通成本