1 简介
运动控制是自动化领域的一个重要分支,有极为广泛的应用。特别在OEM设备中有着特殊重要的地位。如印刷设备、包装机械、精密焊接设备、机床、剪切设备等
运动控制是指在一定的环境中,根据给定的条件,将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动。实现对被控目标机械部件精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制,以及这些控制的综合控制。
运动控制系统包括处理运动算法和信号的控制器、增强信号,可供应运动控制器提供运动输出的放大器、执行机构、反馈系统(传感器/变送器),可基于输出和输入的比较值,调节过程变量。有的系统还包括操作员界面或主机终端前端处理设备。通俗的说运动控制主要由控制器(PLC、专用控制器,运动控制器等),驱动器和电机组成。完成速度控制、位置控制等功能。其控制信号类型多为脉冲串、模拟量(0-10V或4-20mA)以及通讯。
2 各部分功能
Ø 人机交互:一般由上位机或触摸屏完成人机交互功能。其作用主要有两点:1. 参数初始化这一过程是每一个控制系统都必须做的工作,所设计的系统主要根据这里下载的参数进行工作。相当于告诉系统一个运动规则。
2. 监控系统运行
也是一参数的形式报告系统当前运动状态,包括系统是否运行指定动作、运动过程中是否出错、运动进行的进度等等。目前也有一些厂商将人机交互与控制器整合在一起。
如倍福的工控机(内含实时操作系统及运动控制库)、贝加莱的触摸屏、机床的CNC等
Ø 运动控制器
控制器是整个系统的核心,其功能主要是接收运动控制信号及参数,做出运算,把控制输出送到相应的驱动器或执行器。
一、运动参数,控制信号的获取
要完成一定规律的运动,必须要有一定的参数作为前提,比如速度、距离、哪一轴等,这些参数一般由上位机,或触摸屏传送到控制器中。控制信号包括各种限位,手自动转换等,这些信号一般通过数字量输入,或模拟量输入,传送到控制器内部。
二、对运动参数的运算
一般客户传送到控制器内部的参数都是比较直观的参数,这些参数还不是控制器赖以使用的实际参数,这就需要做一些转换运算,这些也是在控制器内的运算子程序中完成的。
三、运动控制
当控制器得到足够的参数后,会根据这些参数和客户编制的运动控制程序,对机械部件发出指令,控制其运动。
四、接收反馈,监控运动执行情况
在控制器发出运动指令后,会根据反馈回来的信号,对运动执行情况作出判断和调整。
五、上传监控信息
用户一般需要直观的监控整个系统的运行情况,这样控制器会根据客户的需要,把相关信息上传到上位机或触摸屏。
Ø 驱动器
受控于运动控制器,接收到运动控制指令后,按指令要求,控制电机等执行机构完成动作。如变频器、直流调速器、伺服驱动器,步进电机驱动器等
Ø 执行机构
受控于驱动器,一整个系统的动力源。系统中每一个动作都来自这里,我们所说的运动控制,其实也就是对执行机构的控制。三相异步电机由于价格低廉,功率范围大等因素,成为最常见的执行机构。伺服系统价格不断下降,功率不断提升,在执行机构所占份额也成快速增长势头。
Ø 反馈装置
反馈装置是控制系统中比不可少的组成部分,一般都安装在执行机构上,比如电机上的编码器反馈,可以对执行机构的位置速度等进行测量并反馈到驱动器或控制器。
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