QI Mingxuan
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# 运动控制模块集成指南 | Motion Control Module Integration Guide
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## 1. 模块注册 | Module Registration
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在 `App.xaml.cs` 中注册模块：
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```csharp
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using XP.Hardware.MotionControl.Module;
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protected override void ConfigureModuleCatalog(IModuleCatalog moduleCatalog)
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{
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moduleCatalog.AddModule<MotionControlModule>();
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}
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```
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模块启动时自动完成：
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- 从 App.config 加载配置（轴范围、几何原点、轮询周期）
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- 注册 `IMotionSystem`、`IMotionControlService`、`GeometryCalculator` 为单例
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- 注册多语言资源到 Fallback Chain
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- 启动 PLC 状态轮询（100ms 周期）
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## 2. 界面集成 | UI Integration
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### AxisControlView 控件使用 | AxisControlView Usage
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`AxisControlView` 是运动控制模块的核心用户控件，提供完整的轴控制和调试功能。
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**XAML 引用 | XAML Reference**
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```xml
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<UserControl x:Class="YourView"
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xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
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xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
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xmlns:motion="clr-namespace:XP.Hardware.MotionControl.Views;assembly=XP.Hardware.MotionControl">
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<Grid>
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<!-- 基本使用 | Basic usage -->
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<motion:AxisControlView />
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<!-- 设置最小宽度 | Set minimum width -->
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<motion:AxisControlView MinWidth="400" />
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</Grid>
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</UserControl>
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```
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**自动 ViewModel 绑定 | Auto ViewModel Binding**
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控件使用 Prism 的 `ViewModelLocator.AutoWireViewModel="True"` 自动绑定 `AxisControlViewModel`，无需手动设置 `DataContext`。
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**ViewModel 属性说明 | ViewModel Properties**
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| 属性 | 类型 | 说明 |
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| `StageXPosition` | double | 载物台 X 轴位置（mm），范围由配置决定 |
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| `StageYPosition` | double | 载物台 Y 轴位置（mm），范围由配置决定 |
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| `SourceZPosition` | double | 射线源 Z 轴位置（mm），范围由配置决定 |
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| `DetectorZPosition` | double | 探测器 Z 轴位置（mm），范围由配置决定 |
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| `DetectorSwingAngle` | double | 探测器摆动角度（度），范围 -45~45 |
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| `StageRotationAngle` | double | 载物台旋转角度（度），范围 -360~360 |
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| `FixtureRotationAngle` | double | 夹具旋转角度（度），范围 -90~90 |
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| `IsJoystickEnabled` | bool | 摇杆使能开关（默认 true） |
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| `SwapMouseButtons` | bool | 摇杆左右键功能切换（默认 false） |
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| `SZDZLock` | bool | 射线源/探测器Z轴锁定移动（默认 false） |
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| `HasSavedPositions` | bool | 是否有已保存的位置快照 |
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**交互方式 | Interaction Modes**
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1. **手动输入位置**
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- 直接编辑 RadNumericUpDown 控件
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- Enter 键确认并移动轴
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- Escape 键取消修改，恢复原值
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- 上下箭头键步进移动（±0.1）
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2. **单轴摇杆（SourceZ/DetectorZ）**
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- 左键拖拽：Y轴方向控制 SourceZ Jog（正/反向由拖拽方向决定）
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- 右键拖拽：Y轴方向控制 DetectorZ Jog（正/反向由拖拽方向决定）
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- 当 SZDZLock=true 时，左键同时控制 SourceZ + DetectorZ，右键同理
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- 松开鼠标：停止 Jog
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3. **双轴摇杆（StageX/Y + Rotation/Swing）**
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- 默认模式（SwapMouseButtons=false）：
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- 左键拖拽：X轴→StageX Jog，Y轴→StageY Jog
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- 右键拖拽：X轴→DetectorSwing Jog，Y轴→StageRotation/FixtureRotation Jog
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- 切换模式（SwapMouseButtons=true）：左右键功能互换
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- 松开鼠标：停止所有关联轴 Jog
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4. **快捷按钮**
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- **使能开关**：启用/禁用虚拟摇杆控制（同步写入 PLC 信号）
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- **摇杆模式**：切换左右键功能映射
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- **SZDZ锁定**：锁定 SourceZ/DetectorZ 同步移动（同步写入 PLC 联动使能信号）
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- **保存位置**：保存当前所有轴位置到快照（需 PLC 已连接）
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- **恢复位置**：恢复到上次保存的位置快照并发送移动命令
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## 3. 获取轴状态和位置 | Reading Axis Status and Position
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通过 DI 注入 `IMotionSystem`：
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```csharp
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using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions;
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using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Enums;
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public class YourService
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{
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private readonly IMotionSystem _motionSystem;
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public YourService(IMotionSystem motionSystem)
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{
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_motionSystem = motionSystem;
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}
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public void ReadStatus()
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{
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// 获取直线轴 | Get linear axis
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ILinearAxis sourceZ = _motionSystem.GetLinearAxis(AxisId.SourceZ);
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double position = sourceZ.ActualPosition; // 实际位置（mm）
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AxisStatus status = sourceZ.Status; // Idle/Moving/Homing/Error/Alarm
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bool posLimit = sourceZ.PositiveLimitHit; // 正限位
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bool negLimit = sourceZ.NegativeLimitHit; // 负限位
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// 获取旋转轴 | Get rotary axis
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IRotaryAxis stageRot = _motionSystem.GetRotaryAxis(RotaryAxisId.StageRotation);
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double angle = stageRot.ActualAngle; // 实际角度（度）
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bool enabled = stageRot.Enabled; // 是否启用
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// 获取安全门 | Get safety door
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ISafetyDoor door = _motionSystem.SafetyDoor;
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DoorStatus doorStatus = door.Status; // Unknown/Opening/Open/Closing/Closed/Locked/Error
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bool interlocked = door.IsInterlocked; // 联锁信号
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// 遍历所有轴 | Iterate all axes
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foreach (var kvp in _motionSystem.LinearAxes)
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{
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AxisId id = kvp.Key;
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ILinearAxis axis = kvp.Value;
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// ...
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}
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foreach (var kvp in _motionSystem.RotaryAxes)
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{
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RotaryAxisId id = kvp.Key;
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IRotaryAxis axis = kvp.Value;
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// ...
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}
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||
}
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}
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```
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## 4. 下发运动控制命令 | Sending Motion Commands
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通过 DI 注入 `IMotionControlService`：
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```csharp
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using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions;
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using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Enums;
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using XP.Hardware.MotionControl.Services;
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public class YourController
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{
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private readonly IMotionControlService _mc;
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private readonly IMotionSystem _motionSystem;
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public YourController(IMotionControlService motionControlService, IMotionSystem motionSystem)
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{
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_mc = motionControlService;
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_motionSystem = motionSystem;
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}
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// 单轴移动 | Single axis move
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public void MoveSingleAxis()
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{
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MotionResult result = _mc.MoveToTarget(AxisId.SourceZ, 100.0);
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if (!result.Success)
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Console.WriteLine($"移动失败: {result.ErrorMessage}");
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// 带速度参数 | With speed parameter
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_mc.MoveToTarget(AxisId.SourceZ, 100.0, speed: 50.0);
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// 旋转轴 | Rotary axis
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_mc.MoveRotaryToTarget(RotaryAxisId.DetectorSwing, 15.0);
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_mc.MoveRotaryToTarget(RotaryAxisId.DetectorSwing, 15.0, speed: 30.0);
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||
}
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// 多轴联动 | Multi-axis coordinated move
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public void MoveMultipleAxes()
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{
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var targets = new Dictionary<AxisId, double>
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{
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{ AxisId.SourceZ, 100.0 },
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{ AxisId.DetectorZ, 400.0 },
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{ AxisId.StageX, 0.0 },
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{ AxisId.StageY, 0.0 }
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};
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// 原子性边界检查：任意轴越界则全部拒绝
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MotionResult result = _mc.MoveAllToTarget(targets);
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}
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// 停止和回零 | Stop and Home
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public void StopAndHome()
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{
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_mc.StopAll(); // 停止所有已启用轴
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_mc.HomeAll(); // 所有已启用轴回零
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}
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// Jog 点动 | Jog
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public void JogAxis()
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{
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_mc.JogStart(AxisId.SourceZ, positive: true); // 正向 Jog
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// ... 用户松开按钮时 ...
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_mc.JogStop(AxisId.SourceZ); // 停止 Jog
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// 旋转轴 Jog
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_mc.JogRotaryStart(RotaryAxisId.DetectorSwing, positive: false);
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||
_mc.JogRotaryStop(RotaryAxisId.DetectorSwing);
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}
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// 安全门控制 | Safety door control
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public void DoorControl()
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{
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MotionResult openResult = _mc.OpenDoor(); // 含联锁检查
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_mc.CloseDoor();
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_mc.StopDoor();
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}
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// 轴复位 | Axis reset
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public void AxisReset()
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{
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// 通过 IMotionSystem 获取轴复位实例 | Get axis reset instance via IMotionSystem
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IAxisReset axisReset = _motionSystem.AxisReset;
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||
MotionResult result = axisReset.Reset(); // 发送复位命令
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bool done = axisReset.IsResetDone; // 读取复位完成状态
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||
}
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||
}
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```
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## 5. 几何计算 | Geometry Calculation
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```csharp
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public class YourGeometryUser
|
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{
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private readonly IMotionControlService _mc;
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private readonly GeometryCalculator _calc;
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public YourGeometryUser(
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||
IMotionControlService mc,
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GeometryCalculator calc)
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{
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_mc = mc;
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_calc = calc;
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}
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// 正算：获取当前 FOD/FDD/放大倍率 | Forward: get current geometry
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public void GetCurrentGeometry()
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{
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var (fod, fdd, magnification) = _mc.GetCurrentGeometry();
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Console.WriteLine($"FOD={fod:F2}mm, FDD={fdd:F2}mm, M={magnification:F3}");
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}
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// 反算：由目标 FOD+FDD 移动轴 | Inverse: move axes by target FOD+FDD
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public void ApplyGeometry()
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{
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MotionResult result = _mc.ApplyGeometry(targetFOD: 200.0, targetFDD: 500.0);
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}
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// 反算：由目标 FOD+放大倍率 移动轴 | Inverse: move axes by target FOD+magnification
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public void ApplyByMagnification()
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{
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MotionResult result = _mc.ApplyGeometryByMagnification(targetFOD: 200.0, magnification: 2.5);
|
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}
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// 直接使用 GeometryCalculator | Use GeometryCalculator directly
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public void DirectCalculation()
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{
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double fod = _calc.CalcFOD(sourceZAbsolute: 100.0, stageRotationCenterZ: 300.0);
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double fdd = _calc.CalcFDD(sourceZAbsolute: 100.0, detectorZAbsolute: 600.0);
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double mag = _calc.CalcMagnification(fdd, fod); // FOD < 0.001 时返回 NaN
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// 反算轴目标位置
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var (szTarget, dzTarget) = _calc.CalcAxisTargets(
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||
targetFOD: 200.0, targetFDD: 500.0,
|
||
stageRotationCenterZ: 300.0,
|
||
sourceZOrigin: 0.0, detectorZOrigin: 600.0);
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||
}
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}
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```
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## 6. 事件订阅 | Event Subscription
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通过 Prism `IEventAggregator` 被动接收状态变化：
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```csharp
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using Prism.Events;
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using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Enums;
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using XP.Hardware.MotionControl.Abstractions.Events;
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public class YourMonitor
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{
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public YourMonitor(IEventAggregator eventAggregator)
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{
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// 轴状态变化 | Axis status changed
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eventAggregator.GetEvent<AxisStatusChangedEvent>()
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.Subscribe(data =>
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{
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Console.WriteLine($"轴 {data.AxisId} 状态变为 {data.Status}");
|
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}, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
// 门状态变化 | Door status changed
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eventAggregator.GetEvent<DoorStatusChangedEvent>()
|
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.Subscribe(status =>
|
||
{
|
||
Console.WriteLine($"门状态: {status}");
|
||
}, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
// 门联锁状态变化 | Door interlock status changed
|
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eventAggregator.GetEvent<DoorInterlockChangedEvent>()
|
||
.Subscribe(isInterlocked =>
|
||
{
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||
Console.WriteLine($"联锁状态: {(isInterlocked ? "已联锁" : "未联锁")}");
|
||
}, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
// 几何参数更新（每轮询周期触发）| Geometry updated (every polling cycle)
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eventAggregator.GetEvent<GeometryUpdatedEvent>()
|
||
.Subscribe(data =>
|
||
{
|
||
Console.WriteLine($"FOD={data.FOD:F2}, FDD={data.FDD:F2}, M={data.Magnification:F3}");
|
||
}, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
// 运动错误（轴进入 Error/Alarm）| Motion error
|
||
eventAggregator.GetEvent<MotionErrorEvent>()
|
||
.Subscribe(data =>
|
||
{
|
||
Console.WriteLine($"运动错误: 轴 {data.AxisId} - {data.ErrorMessage}");
|
||
}, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
// 实体摇杆激活状态变化 | Physical joystick active status changed
|
||
eventAggregator.GetEvent<JoystickActiveEvent>()
|
||
.Subscribe(isActive =>
|
||
{
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||
Console.WriteLine($"实体摇杆: {(isActive ? "激活" : "未激活")}");
|
||
}, ThreadOption.UIThread);
|
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|
||
// 几何反算结果填入请求（DebugWindow → MotionControlViewModel）
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||
// Geometry apply request (DebugWindow → MotionControlViewModel)
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||
eventAggregator.GetEvent<GeometryApplyRequestEvent>()
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||
.Subscribe(data =>
|
||
{
|
||
Console.WriteLine($"几何反算请求: SourceZ={data.SourceZTarget}, DetectorZ={data.DetectorZTarget}");
|
||
}, ThreadOption.UIThread);
|
||
}
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||
}
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```
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## 7. PLC 信号定义 | PLC Signal Definitions
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信号名称硬编码在 `MotionSignalNames.cs` 中，信号地址定义在 `PlcAddrDfn.xml`（位于 `XplorePlane/bin/Debug/net8.0-windows/win-x64/`）。
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### 7.1 写入信号（WriteCommon，DB31）
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| 信号名 | 类型 | 地址 | 说明 |
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|--------|------|------|------|
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| `MC_SourceZ_Target` | single | 10 | 射线源Z目标位置（mm） |
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| `MC_SourceZ_Speed` | single | 14 | 射线源Z运动速度 |
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| `MC_SourceZ_JogPos` | byte | 18 | 射线源Z正向Jog |
|
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| `MC_SourceZ_JogNeg` | byte | 19 | 射线源Z反向Jog |
|
||
| `MC_SourceZ_Home` | byte | 20 | 射线源Z回零 |
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| `MC_SourceZ_Stop` | byte | 21 | 射线源Z停止 |
|
||
| `MC_DetZ_Target` | single | 22 | 探测器Z目标位置（mm） |
|
||
| `MC_DetZ_Speed` | single | 26 | 探测器Z运动速度 |
|
||
| `MC_DetZ_JogPos` | byte | 30 | 探测器Z正向Jog |
|
||
| `MC_DetZ_JogNeg` | byte | 31 | 探测器Z反向Jog |
|
||
| `MC_DetZ_Home` | byte | 32 | 探测器Z回零 |
|
||
| `MC_DetZ_Stop` | byte | 33 | 探测器Z停止 |
|
||
| `MC_StageX_Target` | single | 34 | 载物台X目标位置（mm） |
|
||
| `MC_StageX_Speed` | single | 38 | 载物台X运动速度 |
|
||
| `MC_StageX_JogPos` | byte | 42 | 载物台X正向Jog |
|
||
| `MC_StageX_JogNeg` | byte | 43 | 载物台X反向Jog |
|
||
| `MC_StageX_Home` | byte | 44 | 载物台X回零 |
|
||
| `MC_StageX_Stop` | byte | 45 | 载物台X停止 |
|
||
| `MC_StageY_Target` | single | 46 | 载物台Y目标位置（mm） |
|
||
| `MC_StageY_Speed` | single | 50 | 载物台Y运动速度 |
|
||
| `MC_StageY_JogPos` | byte | 54 | 载物台Y正向Jog |
|
||
| `MC_StageY_JogNeg` | byte | 55 | 载物台Y反向Jog |
|
||
| `MC_StageY_Home` | byte | 56 | 载物台Y回零 |
|
||
| `MC_StageY_Stop` | byte | 57 | 载物台Y停止 |
|
||
| `MC_DetSwing_Target` | single | 58 | 探测器摆动目标角度（度） |
|
||
| `MC_DetSwing_Speed` | single | 62 | 探测器摆动运动速度 |
|
||
| `MC_DetSwing_JogPos` | byte | 66 | 探测器摆动正向Jog |
|
||
| `MC_DetSwing_JogNeg` | byte | 67 | 探测器摆动反向Jog |
|
||
| `MC_DetSwing_Home` | byte | 68 | 探测器摆动回零 |
|
||
| `MC_DetSwing_Stop` | byte | 69 | 探测器摆动停止 |
|
||
| `MC_StageRot_Target` | single | 70 | 载物台旋转目标角度（度） |
|
||
| `MC_StageRot_Speed` | single | 74 | 载物台旋转运动速度 |
|
||
| `MC_StageRot_JogPos` | byte | 78 | 载物台旋转正向Jog |
|
||
| `MC_StageRot_JogNeg` | byte | 79 | 载物台旋转反向Jog |
|
||
| `MC_StageRot_Home` | byte | 80 | 载物台旋转回零 |
|
||
| `MC_StageRot_Stop` | byte | 81 | 载物台旋转停止 |
|
||
| `MC_FixRot_Target` | single | 82 | 夹具旋转目标角度（度） |
|
||
| `MC_FixRot_Speed` | single | 86 | 夹具旋转运动速度 |
|
||
| `MC_FixRot_JogPos` | byte | 90 | 夹具旋转正向Jog |
|
||
| `MC_FixRot_JogNeg` | byte | 91 | 夹具旋转反向Jog |
|
||
| `MC_FixRot_Home` | byte | 92 | 夹具旋转回零 |
|
||
| `MC_FixRot_Stop` | byte | 93 | 夹具旋转停止 |
|
||
| `MC_Door_Open` | byte | 94 | 安全门开门 |
|
||
| `MC_Door_Close` | byte | 95 | 安全门关门 |
|
||
| `MC_Door_Stop` | byte | 96 | 安全门停止 |
|
||
| `MC_SourceDetZ_Linkage_Enable` | bool | 101 | 射线源与探测器Z轴联动使能 |
|
||
| `MC_Axis_Reset` | byte | 102 | 轴复位命令 |
|
||
| `MC_VirtualJoystick_Enable` | bool | 111 | 虚拟摇杆使能 |
|
||
|
||
### 7.2 读取信号（ReadCommon，DB31）
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||
|
||
| 信号名 | 类型 | 地址 | 说明 |
|
||
|--------|------|------|------|
|
||
| `MC_SourceZ_Pos` | single | 100 | 射线源Z实际位置（mm） |
|
||
| `MC_DetZ_Pos` | single | 104 | 探测器Z实际位置（mm） |
|
||
| `MC_StageX_Pos` | single | 108 | 载物台X实际位置（mm） |
|
||
| `MC_StageY_Pos` | single | 112 | 载物台Y实际位置（mm） |
|
||
| `MC_DetSwing_Angle` | single | 116 | 探测器摆动实际角度（度） |
|
||
| `MC_StageRot_Angle` | single | 120 | 载物台旋转实际角度（度） |
|
||
| `MC_FixRot_Angle` | single | 124 | 夹具旋转实际角度（度） |
|
||
| `MC_Door_Status` | byte | 128 | 安全门状态（0:未知,1:开门中,2:已开,3:关门中,4:已关,5:已锁定,6:故障） |
|
||
| `MC_Door_Interlock` | byte | 130 | 安全门联锁信号（0:无联锁,10:联锁有效） |
|
||
| `MC_Joystick_Active` | bool | 110 | 实体摇杆输入激活 |
|
||
| `MC_Axis_ResetDone` | bool | 112 | 轴复位完成 |
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||
|
||
### 7.3 信号类型说明 | Signal Type Notes
|
||
|
||
- **single**：32位浮点数（4字节）
|
||
- **byte**：8位无符号整数（1字节）
|
||
- **bool**：布尔值（1字节，0=false, 非0=true）
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 8. 安全机制 | Safety Mechanisms
|
||
|
||
| 机制 | 说明 |
|
||
|------|------|
|
||
| 边界检查 | 目标位置超出 Min/Max 范围时拒绝移动 |
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| 运动中防重入 | 轴处于 Moving 状态时拒绝新的移动命令 |
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| 联锁检查 | 联锁信号有效时禁止开门 |
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| 禁用轴检查 | Enabled=false 的旋转轴拒绝所有命令 |
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| Homing 中拒绝 Jog | 回零过程中不允许 Jog 操作 |
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| 多轴原子性检查 | MoveAllToTarget 任意轴越界则全部拒绝 |
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| 轮询异常不中断 | 轮询中 PLC 异常被捕获，不影响下一轮 |
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| UI 异常保护 | ViewModel 命令通过 SafeRun 包裹，PLC 异常弹窗而非崩溃 |
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| PLC 断连安全 | PLC 断开时自动停止所有 Jog 并禁用摇杆，重连后需用户手动恢复 |
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| 使能/联动回滚 | 使能切换或联动设置写入 PLC 失败时自动回滚 UI 状态 |
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## 9. 轮询机制 | Polling Mechanism
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`MotionControlService` 使用 `System.Threading.Timer` 以配置的 `PollingInterval`（默认 100ms）周期执行：
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1. 检查 PLC 连接状态（通过 `IPlcService.IsConnected`），未连接时跳过
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2. 缓存所有轴、门状态和联锁状态的旧值
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3. 调用 `IMotionSystem.UpdateAllStatus()` 从 PLC 读取最新状态
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4. 重新计算几何参数，发布 `GeometryUpdatedEvent`
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5. 检测状态变化，发布 `AxisStatusChangedEvent`、`DoorStatusChangedEvent`、`DoorInterlockChangedEvent`
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6. 轴进入 Error/Alarm 时额外发布 `MotionErrorEvent`
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7. 异常捕获并记录 Error 日志，不中断轮询
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通过 `StartPolling()` / `StopPolling()` 控制轮询生命周期。
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**最后更新 | Last Updated**: 2026-05-11
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