一文詳細了解控制器的數(shù)據(jù)存儲

一、XPLC006E功能簡介

XPLC006E是正運動運動控制器推出的一款多軸經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器，XPLC系列運動控制器可應(yīng)用于各種需要脫機或聯(lián)機運行的場合。

XPLC006E自帶6個電機軸，最多12軸運動控制（含虛擬軸數(shù)），支持12軸直線插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟隨、虛擬軸設(shè)置等功能。

XPLC006E支持多任務(wù)同時運行，同時可以在PC上直接仿真運行，編程方式多種可選，支持ZDevelop軟件的Basic/PLC梯形圖/HMI組態(tài)和常用上位機軟件編程。

XPLC006E只支持EtherCAT總線軸，不支持脈沖軸和編碼器軸。采用EtherCAT總線與驅(qū)動器通訊，1ms的刷新周期。

XPLC006E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

→此款產(chǎn)品有XPLC004E、XPLC006E、XPLC008E三個不同軸數(shù)的型號可選。

二、XPLC864E功能簡介

XPLC864E在XPLC006E的功能基礎(chǔ)上做了升級（即上節(jié)介紹的XPLC006E的功能都支持），部分資源空間優(yōu)于XPLC006E，使用方法基本一致，不同之處在于XPLC864E，硬件支持32點輸入、32點輸出、2個ADC、2個DAC，支持脈沖軸和總線軸混合使用，總實軸軸數(shù)為8，除了帶EtherCAT接口之外，輸出口硬件上可配置為8個軸的脈沖方向信號輸出，另帶兩路編碼器輸入，可由輸入口配置

XPLC864E支持PLC、Basic、HMI組態(tài)三種編程方式。PC上位機API編程支持C#、C++、LabVIEW、VB、matlab、Qt、Linux、.Net、iMAC、Python、 ROS等接口。

XPLC系列經(jīng)濟型EtherCAT總線運動控制器支持多種編程方式，支持使用正運動技術(shù)自主研發(fā)的ZDevelop開發(fā)環(huán)境的Basic語言和PLC梯形圖，上一節(jié)講解了多任務(wù)運行的優(yōu)勢，本節(jié)內(nèi)容主要講解控制器的數(shù)據(jù)存儲。

數(shù)據(jù)存儲可以利用控制器自帶的寄存器和自定義參數(shù)?？刂破骷拇嫫髦饕蠺ABLE、MODBUS、VR寄存器，提供FLASH塊存儲，寄存器特點與使用方法參見下文。

將ZDevelop軟件與控制器連接后，可通過ZDevelop軟件“控制器”-“控制器狀態(tài)”查看該控制器各寄存器的空間大小，也可以通過在線命令和輸出窗口輸入“?*max”來查看各寄存器的數(shù)量，不同的控制器存儲空間大小不同。

三、TABLE寄存器

TABLE是控制器自帶的一個超大數(shù)組，數(shù)據(jù)類型為32位浮點型（4系列及以上為64位浮點數(shù)），掉電不保存。編寫程序時，TABLE數(shù)組不需要再定義，可直接使用，索引下標從0開始，支持批量賦值和批量讀取。

ZBasic的某些指令可以直接讀取TABLE內(nèi)的值作為參數(shù)，比如CAM，CAMBOX，CONNFRAME，CONNREFRAME，MOVE_TURNABS，B_SPLINE，CAN，CRC16，DTSMOOTH，PITCHSET，HW_PSWITCH等指令。

示波器不開啟連續(xù)采樣的參數(shù)也存儲在TABLE里（開啟連續(xù)采樣之后與TABLE無關(guān)）。因此在開發(fā)應(yīng)用中要注意多個TABLE區(qū)域的分配與使用，不要與示波器采樣的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域重合。

1.TABLE指令讀寫數(shù)據(jù)。

TABLE(0) = 10 'TABLE(0)賦值10TABLE(10,100,200,300) '批量賦值，TABLE(10)賦值100，TABLE(11)賦值200，TABLE(12)賦值300

2.TSIZE指令可讀取TABLE空間大小，還可修改TABLE空間大?。ú荒艹鯰ABLE最大空間）。

PRINT TSIZE '打印出控制器TABLE大小TSIZE=10000 '設(shè)置TABLE的大小，不能超過控制器TABLE最大SIZE

3.TABLESTRING指令按照字符串格式打印TABLE里的數(shù)據(jù)。

TABLE(100,68,58,92)PRINT TABLESTRING(100,3) '字符串格式打印數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為ASCII碼

→打印結(jié)果：D:\

4.TABLE作為參數(shù)傳遞時用法大致相同，先將數(shù)據(jù)存儲到TABLE，再使用指令調(diào)用TABLE的數(shù)據(jù)。

（1）以CAM凸輪指令為例

CAM(start point, end point, table multiplier, distance)

start point：起始點TABLE編號，存儲第一個點的位置

end point：結(jié)束點TABLE編號

table multiplier：位置乘以這個比例，一般設(shè)為脈沖當量值

distance：參考運動的距離

（2）電子凸輪使用方法示例

TABLE(10,0,80,75,40,50,20,50,30,65,0) 'TABLE從10開始存數(shù)據(jù)，TABLE(10)賦值0，TABLE(11)賦值80CAM(10,17,100,500) '運動軌跡為TABLE(10)到TABLE(17)

（3）查看TABLE內(nèi)數(shù)據(jù)的方式有2種

第一種：在在線命令行輸入?*TABLE(10,8)查詢TABLE(10)開始，依次8個數(shù)據(jù)。

第二種：在寄存器中查看DT(TABLE)數(shù)據(jù)，起始編號從10開始，個數(shù)8個。

四、MODBUS寄存器

MODBUS寄存器符合MODBUS標準通訊協(xié)議，分為位寄存器和字寄存器兩類，支持MODBUS標準協(xié)議的第三方設(shè)備都能與控制器通訊，數(shù)據(jù)通過MODBUS寄存器傳遞。（MODBUS寄存器的數(shù)據(jù)掉電不保存，支持批量寫入和讀?。?/p>

⊙位寄存器：MODBUS_BIT，觸摸屏一般稱為MODBUS_0X，布爾型。

⊙字寄存器：MODBUS_REG、MODBUS_LONG、MODBUS_IEEE、MODBUS_STRING，觸摸屏一般叫MODBUS_4X，類型如下圖。

控制器中MODBUS字寄存器占用同一個變量空間，其中一個LONG占用兩個REG地址，一個IEEE也占用兩個REG地址，使用時要注意錯開字寄存器編號地址。

⊙MODBUS_LONG(0)占用MODBUS_REG(0)與MODBUS_REG(1)兩個REG地址。

⊙MODBUS_LONG(1)占用MODBUS_REG(1)與MODBUS_REG(2)兩個REG地址。

⊙MODBUS_IEEE(0)占用MODBUS_REG(0)與MODBUS_REG(1)兩個REG地址。

⊙MODBUS_IEEE(1)占用MODBUS_REG(1)與MODBUS_REG(2)兩個REG地址。

所以要注意MODBUS_REG,MODBUS_LONG,MODBUS_IEEE地址在用戶應(yīng)用程序中不能重疊。4X空間示意圖如下圖所示：

例程：

MODBUS_REG(0)=0 '初始化置0MODBUS_REG(1)=0 '初始化置0MODBUS_LONG(0)=70000 'modbus_long賦值70000，modbus_reg范圍-32768~32767?MODBUS_REG(0),MODBUS_REG(1)'打印出reg(0)為4464，reg(1)為1，long(0)=reg(1)*2^16+reg(0)

在串口設(shè)置（SETCOM參數(shù)）過程中，寄存器選擇為VR時，此時一個VR映射到一個MODBUS_REG，其中VR是32位浮點型，MODBUS_REG是16位有符號整數(shù)型，從VR傳遞數(shù)據(jù)給MODBUS_REG會丟失小數(shù)部分，當VR數(shù)據(jù)超過正負15位時，MODBUS_REG數(shù)據(jù)會改變；MODBUS_REG傳遞數(shù)據(jù)給VR不會有問題，見如下例程，更多信息參見SETCOM指令。

例程：

VR(0)=0 '初始化VR(0)和MODBUS_REG(0)為0MODBUS_REG(0)=0SETCOM(38400, 8,1,0,0,4,0) '設(shè)置VR映射到MODBUS_REGVR(0)=100.345 '設(shè)置VR(0)=100.345?MODBUS_REG(0) '打印結(jié)果為100，VR已經(jīng)映射到REG，但是REG是整型，所以小數(shù)部分丟失MODBUS_REG(0)=200 'REG(0)設(shè)為200?VR(0) '打印結(jié)果為200，REG變化也會改變VR

當使用MODBUS協(xié)議與其他設(shè)備通訊時，就需要將數(shù)據(jù)放在MODBUS寄存器內(nèi)進行傳遞，比如與觸摸屏通訊。不進行MODBUS通訊時，亦可將MODBUS寄存器作為控制器本地數(shù)組使用。

控制器直接從MODBUS_BIT地址10000開始與輸入IN口對應(yīng)，20000與輸出OUT口對應(yīng)（注意讀取的IO是原始的狀態(tài)，INVERT_IN反轉(zhuǎn)輸入指令不起作用），30000與PLC編程的S寄存器對應(yīng)。

MODBUS_IEEE地址10000開始對應(yīng)軸DPOS區(qū)間，11000開始對應(yīng)軸MPOS區(qū)間，12000開始對應(yīng)軸VP_SPEED區(qū)間；MODBUS_REG的13000開始對應(yīng)模擬量DA輸出區(qū)間，14000開始對應(yīng)模擬量AD輸入?yún)^(qū)間。

MODBUS_BIT地址

意義

0~7999

用戶自定義使用

8000~8099

PLC編程的特殊M寄存器

8100~8199

軸0-99的IDLE標志

8200~8299

軸0-99的BUFFER剩余標志

10000~14095

對應(yīng)輸入IN口

20000~24095

對應(yīng)輸出OUT口

30000~34095

對應(yīng)PLC編程的S寄存器

MODBUS字寄存器地址

意義

0~7999

用戶自定義使用，可混用MODBUS_REG、MODBUS_IEEE、MODBUS_LONG

8000~8099

PLC編程的特殊D寄存器

10000~10198

對應(yīng)各軸DPOS，讀寫用MODBUS_IEEE

11000~11198

對應(yīng)各軸MPOS，讀寫用MODBUS_IEEE

12000~12198

對應(yīng)各軸VPSPEED，讀用MODBUS_IEEE

13000~13127

模擬量輸出AOUT，讀寫用MODBUS_REG

14000~14255

模擬量輸入AIN，讀用MODBUS_REG

五、VR寄存器

VR寄存器具有掉電存儲功能，可無限次讀寫，但數(shù)據(jù)空間較小，XPLC006E系列控制器有1024個地址，最新系列控制器的VR空間為8000，用于保存需要不斷修改的數(shù)據(jù)，例如軸參數(shù)、坐標等，數(shù)據(jù)類型為32位浮點型。（4系列及以上為64位浮點數(shù)）

可使用VR_INT強制保存為整型，VRSTRING強制保存為字符串。VR、VR_INT、VRSTRING共用一個空間，地址空間是重疊的，VR和VR_INT讀寫方法相同，VRSTRING保存ASCII碼，一個字符占用一個VR。

VR的掉電保存原理是控制器內(nèi)部有缺電存儲器，但數(shù)據(jù)容量較小，所以數(shù)據(jù)量較大的或需要長久保存的數(shù)據(jù)最好寫到FLASH塊或?qū)С龅経盤。

VR寄存器還可用于RTEX控制器傳遞讀寫數(shù)據(jù)，DRIVE_WRITE參數(shù)寫入，DRIVE_READ參數(shù)讀取，具體使用方法參見第十六章總線相關(guān)的RTEX總線指令。

使用CLEAR指令清除VR內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，CLEAR_BIT指令將VR某個位置0，READ_BIT指令讀取VR寄存器的某個位數(shù)據(jù)，SET_BIT指令將VR某個位置1。

例一：VR使用方法

VR(0) = 10.58 '賦值aaa = VR(0) '讀取

例二：VR寄存器數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換

VR(100)=10.12VR_INT(100)=VR(100) '數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換?VR_INT(100) '打印結(jié)果：10，浮點數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)，丟失小數(shù)位

例三：VRSTRING存儲字符串

VRSTRING(0,4) = "abc" '從VR(0)開始保存字符串PRINT VRSTRING(0,4) '打印結(jié)果：abc

六、FLASH寄存器

嚴格來講，F(xiàn)LASH不是寄存器，但它與寄存器密切相關(guān)，用于存儲重要數(shù)據(jù)。

FLASH具有掉電存儲功能，讀寫次數(shù)限制為十萬次，長期不上電也不會丟失數(shù)據(jù)。一般用于存放較大的，不需要頻繁讀寫的數(shù)據(jù)，比如加工的工藝文件。

讀與寫時要注意保證要操作的變量，數(shù)組等名稱和次序高度一致，如果不一致會導致數(shù)據(jù)錯亂。

FLASH使用時是按塊編號，使用按塊存儲變量或數(shù)組等數(shù)據(jù)，讀取同樣需要按塊讀取，塊數(shù)FLASH_SECTES指令查看，不同的控制器FLASH塊數(shù)與塊數(shù)據(jù)大小都不同，每塊的大小FLASH_SECTSIZE指令查看。

可以在在線命令行查看，某個型號控制器的存儲空間查看如下圖，顯示的是FLASH塊數(shù)和FLASH總空間大小。

→CAN通訊設(shè)置的參數(shù)，IP地址、APP_PASS、LOCK密碼等系統(tǒng)參數(shù)存儲到FLASH。

注意：FLASH在讀取之前先要寫入，否則會提示警報WARN。

FLASH使用方法：

GLOBAL VAR '變量定義GLOBAL ARRAY1(200) '數(shù)組定義DIM ARRAY2(100)

⊙數(shù)據(jù)存儲到FLASH塊：把VAR，ARRAY1，ARRAY2數(shù)據(jù)依次寫入FLASH塊1

FLASH_WRITE 1，VAR，ARRAY1，ARRAY2

⊙FLASH塊數(shù)據(jù)讀取：把FLASH塊1的數(shù)據(jù)依次讀入VAR，ARRAY1，ARRAY2

FLASH_READ 1，VAR，ARRAY1，ARRAY2 '讀取次序與寫入次序一致

七、自定義參數(shù)

1.變量定義

變量是用戶可以自定義的參數(shù)，變量用于暫時保存與外部設(shè)備的通信數(shù)據(jù)或任務(wù)內(nèi)部處理需要的數(shù)據(jù)，換言之，它是用于保存帶名稱和數(shù)據(jù)類型等屬性的數(shù)據(jù)，無需指定變量與存儲器地址之間的分配。

變量定義指令：分為全局變量（GLOBAL）、文件模塊變量（DIM）、局部變量（LOCAL）三種，使用不同的指令定義的變量作用范圍不同，范圍說明如下。

⊙全局變量（GLOBAL）：可以在項目內(nèi)的任意文件中使用。

⊙文件模塊變量（DIM）：只能在本程序文件內(nèi)部使用。

⊙局部變量（LOCAL）：主要用在SUB中，其他文件無法使用。

變量可以不經(jīng)過定義直接賦值，此時的變量默認為文件模塊變量，變量的定義語句需要寫在程序開頭，保證上電后先執(zhí)行，否者可能會發(fā)生變量無法正常使用的現(xiàn)象。

示例：

GLOBAL g_var2 '定義全局變量g_var2 DIM VAR1 '定義文件變量VAR1SUB aaa LOCAL v1 '定義局部變量V1 v1=100ENDSUB

2.常量定義

變量的值因代入該變量的數(shù)據(jù)而異。與之相對的固定不變的值為常數(shù)，常量的值一經(jīng)定義不能再修改，只可讀取。

CONST定義常量，一次只能定義一個，且定義與賦值必須在一行。常量可定義為全局常量GLOBAL CONST，全局常量可以在任意文件中使用，不存在LOCAL CONST的寫法。常數(shù)與變量不同，不是保存在存儲器中的信息。

示例：

CONST MAX_VALUE = 100000 '定義文件常量GLOBAL CONST MAX_AXIS=6 '定義全局常量

3．數(shù)組定義

數(shù)組指定是指將相同屬性的數(shù)據(jù)集中后對其進行統(tǒng)一定義，并對數(shù)據(jù)個數(shù)進行指定。構(gòu)成數(shù)組的各數(shù)據(jù)稱為“元素”。

數(shù)組定義相關(guān)指令為GLOBAL、DIM，不支持LOCAL定義。數(shù)組定義時注意數(shù)組空間大小的指定，不能使用超出定義范圍的空間，否則程序報錯數(shù)組空間超限。

示例：

DIM array1(15) '定義文件數(shù)組，可使用的數(shù)組空間編號為0~14，共15個空間GLOBAL array2(10) '定義全局數(shù)組，可使用的數(shù)組空間編號為0~9，共10個空間

八、數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)類型是指對變量或寄存器表示的值的形式和范圍進行特定的規(guī)定。聲明該變量時，數(shù)據(jù)類型的大小根據(jù)存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)范圍大小而定，存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)范圍越大，可表示的值的范圍就越大。（指令的輸入或輸出變量的數(shù)據(jù)類型由指令確定）

自定義變量的數(shù)據(jù)類型屬于動態(tài)類型，將整數(shù)賦值給變量時，變量就是整型；將浮點數(shù)賦值給變量，變量就是浮點型。

自定義數(shù)組的數(shù)據(jù)類型分為單精度浮點數(shù)和雙精度浮點數(shù)，參照下文浮點數(shù)相關(guān)說明。

1.單精度浮點數(shù)32位，如下圖所示。

數(shù)據(jù)格式屬于單精度浮點數(shù)的有：VR、MODBUS_IEEE、TABLE及自定義數(shù)組與變量。（ZMC3系列及之前的控制器）

2.雙精度浮點數(shù)64位，如下圖所示。

數(shù)據(jù)格式屬于雙精度浮點數(shù)的有：TABLE及自定義數(shù)組與變量。（ZMC4系列及之后的控制器）

3.常用寄存器數(shù)據(jù)類型表。

寄存器類型

數(shù)據(jù)類型

取值范圍

MODBUS_BIT

布爾型

0或1

MODBUS_REG

16位整型

-32768到32767

MODBUS_LONG

32位整型

-2147483648到2147483647

VR_INT

MODBUS_IEEE

32位浮點型

-3.4028235E+38到-1.401298E-45

href="#_TABLE_--_系統(tǒng)缺省數(shù)組_1" TABLE，自定義數(shù)組，變量（ZMC3系列及之前）

TABLE，自定義數(shù)組，變量（ZMC4系列及之后）

64位浮點型

1.7E-308到1.7E+308

VRSTRING

字符

一個字符占一個VR

MODBUS_STRING

字符

一個字符占8位

TABLESTRING

字符

一個字符占一個TABLE

所有數(shù)據(jù)所需的存儲器容量與各數(shù)據(jù)的總數(shù)據(jù)大?。ㄈ萘恐担┎灰恢?，原因在于，分配至存儲器的數(shù)據(jù)的開頭位置自動配置至各數(shù)據(jù)類型的“校準值（邊界值）”倍數(shù)位置，各數(shù)據(jù)類型之間會產(chǎn)生空白。即使數(shù)據(jù)類型的種類相同，整體占用的數(shù)據(jù)大小仍會因數(shù)據(jù)類型的順序而異。

注意：不同類型數(shù)據(jù)之間的操作要注意數(shù)據(jù)類型，類型不匹配會導致數(shù)據(jù)丟失。

九、參考例程

1.例程代碼。