C++调用API函数库接口实现手轮配置-电子发烧友网

本文以正运动技术具备专用手轮接口的运动控制器ZMC408CE为例，介绍手轮、手轮的作用及原理、控制器手轮接口接线以及手轮程序配置。

上节讲解了使用正运动basic语言进行手轮应用配置，本节主要讲解C++调用API函数库接口实现手轮配置。

01 手轮作用及原理 手轮也称手摇脉冲发生器，主要用于数控机床、立体加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备。当手轮旋转时，编码器产生与手轮运动相对应的信号，通过数控系统选定座标并对座标进行定位。手动脉冲发生器它中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，摇动手轮后，由光电发射和接收器件读取，获得2组正弦波信号HA、HB，每个正弦波相差90度相位差。由于HA、HB两信号相差90度，可通过A相在前还是B相在前，给出正转脉冲或反转脉冲去控制伺服电机正转或反转。 02 手轮介绍

1.通过手轮上的“轴选择旋钮”选择需要移动的坐标轴；

2.通过“倍率选择旋钮”选择合适的移动倍（×1/×10/×100）；

3.旋转“手轮摇柄”移动坐标轴。顺时针旋转为正向移动，逆时针旋转为负向移动，旋转速度快慢可以控制坐标轴的运动速度；

4.按钮“急停”，紧急停止手轮运动；

5.控制器手轮接口为双排标准DB15母头，需要手轮接头为双排标准DB15公头。

03 控制器手轮接口接线

1.硬件介绍

案例采用ZMC408CE运动控制器，具备专用的手轮接口。

ZMC408CE是正运动技术推出的一款高性能EtherCAT总线运动控制器，核心技术采用了先进的FPGA技术，实现硬件位置比较输出、精准输出功能，保证连续轨迹加工的出色性能和稳定性，以及动态数据捕获的实时性，从而实现更加精准控制和提高生产效率和品质。

ZMC408CE支持EtherCAT总线轴 + 脉冲轴混合插补，可脱机或联机运行，可控电机轴数8轴，特殊型号提供16或32轴可选，支持ZDevelop + 多种高级上位机混合编程，可以实现点位运动、电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工和30+种机器人模型的控制。 ZMC408CE产品亮点 1.高性能处理器，提升运算速度、响应时间和扫描周期等；

2.一维/二维/三维、多通道视觉飞拍，高速高精；

3.位置同步输出PSO，连续轨迹加工中对精密点胶胶量控制和激光能量控制等；

4.多轴同步控制，多坐标系独立控制等；

5.EtherCAT同步周期可快至125us；

6.EtherCAT总线和脉冲轴混合插补；

7.直线插补、任意空间圆弧插补、螺旋插补、样条插补等；

8.应用灵活，可PC上位机开发，也可脱机独立运行；

ZMC408CE视频介绍

2.控制器手轮接口MPG定义

接口	引脚号	信号	说明
	1	H-5V	5V电源输出正极，专为手轮供电
	2	HA-	编码器A相信号(IN40)
	3	HB-	编码器B相信号(IN41)
	4	HEMGN	紧急停止信号(IN51)
	5	NC	悬空
	6	HX1	选择X1倍率(IN42)
	7	HX10	选择X10倍率(IN43)
	8	HX100	选择X100倍率(IN44)
	9	HSU	轴选3(IN48)
	10	HSV	轴选4(IN49)
	11	EGND	5V电源输出负极，信号公共端
	12	HSW	轴选5(IN50)
	13	HSZ	轴选2(IN47)
	14	HSY	轴选1(IN46)
	15	HSX	轴选0(IN45)
注意： 1.5V电源输出仅为手轮供电，切勿为其他设备供电。 2.该接口中的所有信号均为数字输入信号，编号为IN（40-51）。

3.手轮接线参考

4.注意事项

手轮编码器轴接口接线原理如上图所示，手轮厂家的设计多种多样，请先查看手轮内部的设计图后与运动控制器确认正确后谨慎接线；请使用双绞屏蔽线，尤其是环境恶劣的场合，务必使屏蔽层充分接地。

04 函数接口指令说明 使用ZAux_Direct_Connect命令，将手轮连接到运动轴，指令说明如下表。

指令119

ZAux_Direct_Connect

指令原型

int32 __stdcall ZAux_Direct_Connect(ZMC_HANDLE handle,floatratio,int link_axis,int move axis)

指令说明

同步运动。电子齿轮，将当前轴的目标位置与idring_axis轴的插补矢量长度通过电子齿轮连接。

输入参数

参数名	描述
handle	连接句柄
ratio	比率，可正可负，注意是脉冲个数的比例
link_axis	连接轴的轴号(主轴)
move_axis	运动轴的轴号

输出参数

返回值

成功返回值为0，非0详见错误码说明

指令示例

同步运动

详细说明

1.连接的是脉冲个数，要考虑不同轴 UNITS 的比例。取消连接时用CANCEL。
2.假设连接轴0的 UNIST 为100，被连接轴1的 UNITS 为10。
3.使用 ZAux_Direct_Connect连接，比例 ratio 为1，当轴0运动s1=100时,轴1运动=s1*UNITS(0)*ratio/UNITS(1)，此时运动1000。
4.比率可以通过重复调用指令动态变化。
5.常用于手轮使用。

05 C++程序配置

1.配置步骤

（1）参考以上手轮接线示意图正确连接手轮和控制器；（2）扫描文章末尾二维码，下载例程，使用Visual Studio 2022，打开C++手轮运动例程，运行之后根据型号选择EtherNET、串口、PCI、LOCAL任意一种接口连接控制器。（3）配置轴号；不同控制器型号，手轮轴号，倍率和轴选择IN编号不一样，详情请参考控制器用户手册，本例程使用控制器型号为ZMC408CE，手轮接口轴号为8，该控制器手轮接口无可用默认AXIS轴号，必须进行映射才可以使用，映射避开脉冲轴号，此例程是将手轮映射到轴10。（4）配置IO；根据需要赋予轴选（HSX，HSY，HSZ，HSU）和倍率（HX1，HX10，HX100）以及紧急停止（HEMGN）功能；这些信号本质为数字输入信号，有固定的编号，但无固定的功能，需要ZDevelop开发；其名称为推荐配置的功能，轴选即为connect同步运动的被连接轴，倍率即connect比率。

（5）完成以上配置即可开始使用手轮。

2.程序运行界面

程序运行成功后会显示以下界面，未连接控制器之前，轴坐标和手轮轴坐标默认为0，手轮状态为“未连接”，手轮轴号为10，链接倍率为1，手轮轴脉冲方式为“脉冲+方向”，链接轴为“未选择”。

3.控制器链接 选择IP、串口，链接到控制器ZMC408CE，链接成功，手轮测试则会变成“已连接”，若失败则会有弹窗“链接失败”点击确定关闭弹窗，检查IP地址或串口地址重新链接。

（链接成功）

（链接失败）

4.手轮轴操作

程序链接上控制器成功之后，会获取轴坐标和手轮轴位置。通过手轮的“轴选择”旋转按钮选择链接轴，如果链接成功，手轮链接状态会变成“已链接”，链接轴也会显示出所链接的轴号和链接倍率。如果想要切换连接轴和链接倍率，只需要旋转手轮“轴选择”按钮和“倍率选择”按钮即可。点击停止按钮之后，会自动断开链接，此时手轮的“轴选择”和“倍率选择”按钮处于无效状态，只有点击继续后才会重新链接，建议在链接轴之前先选好链接倍率，否则可能会出撞机的危险，点击坐标清零则会将X、Y、Z、手轮的坐标全部清零。

5.手轮轴轴号修改