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运动控制系统中的方方面面!

发表时间:2019-10-21

运动控制是控制电机的一门技术科学,它可以影响运动的轨迹。了解运动控制架构,可以在决策的过程中,帮助确定是否需要或者什么时候需要使用运动控制网络。

运动控制器是整个运动控制系统的核心,可以是专用控制器,但一般采用具有通信功能的只能装置,如工业控制计算机(IPC)、可编程序控制器(PLC)或数字信号处理器(DSP)等。运动控制器的作用是执行编写的程序,通过采集现场的I/O信号,实现各种运算功能,对程序流程和I/O设备进行控制,并与操作站和其他现场设备进行通信。

目前,工业生产中常用的用于运动控制的控制器产品包括基于PCI总线和DSP的运动控制板卡、通用PLC和专用运动控制模块等。

运动控制卡

不同的控制器可以实现不同精确度和类型的运动轨迹的控制。运动轨迹一般由直线、圆弧组成,对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是控制器根据输入的基本数据,通过计算,将运动轨迹描述出来,边计算边根据计算结果向执行机构发出运动指令。对于较简单的慢速直线运动,控制器需要进行的计算往往以整数运算为主;采用通用PLC等控制器即可实现,对于快速运动或圆弧插补运动,往往需要浮点数运算能力更强、输出信号频率更高的专用控制器或芯片来实现,例如TITMS320F28335 DSP芯片、GEPMM335运动控制器、ABControlLogix控制器等

运动控制器可以实现各种控制算法,如PID算法、模糊控制算法、各类补偿算法等。其中,PLC作为一种通用控制装置,因其可靠性高、体积小、功能强、可在线修改程序、可对模拟量进行控制、方便与计算机连接等特点,已经在流水线、机械手、立体仓库等工业运动控制领域中得到了广泛的应用。



最初的运动控制器实际上是可以独立运行的专用控制器,往往无需另外的处理器和操作系统支持,可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。这类控制器可以成为独立运行(Stand-alone)的运动控制器,主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计,往往已根据应用行业的工艺要求设计了功能,用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件,利用RS232或者DNC方式传输到控制器,控制器即可完成相关的动作。但这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用,控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议,用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统。通用运动控制器的发展成为市场的必然需求。

通用运动控制技术作为自动化技术的一个重要分支,1990年开始在发达国家进入快速发展的阶段。由于有强劲的市场需求的推动,通用运动控制技术发展迅速并得到广泛应用。运动控制技术也由面向传统的数控加工行业的专用运动控制技术而发展为具有开放结构、能结合具体应用要求而快速重组的先进运动控制技术。

那什么时候选择一个控制方案而不是另外一个呢?没有一个简单的答案。对于给定的应用。有时候两种结构都能很好的工作。

 工程应用对费用越敏感,设计人员就越有可能去自己设计卡件和集成板载放大器,当然这取决于功耗水平。设计卡件时,可以选择需要的接头并根据特定的运动应用来确定卡件的形状要素。

 机床等需要高度同步的应用,会自然的倾向于多轴运动卡或紧耦合分布式驱动方案。这些驱动在马达类型和功耗范围方面具有更大的灵活性。不要忘记,需要运动控制卡或者需要带有专用G代码软件的PC来完成整体路径的生成。

 对一些大、中型的应用,比如医药自动化、半导体自动化、科学仪表和低功耗通用自动化,可以通过几种不同的方案实现,包括:成品机器控制卡,客户定制机器控制卡,或松耦合分布式驱动等。

 


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