運動控制應用中必需考慮的5個重要因素

發表時間:2019-10-25 文章出處:北京北成新控伺服技術有限公司人氣:-

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在設計一款包含運動控制的應用時,有很多需要考慮的因素,比如使用什么類型的電機,如何選擇一款正確的電機驅動器,如何從系統中得到反饋,如何同步動作以及如何讓系統中的不同部分互相通信,這些都是在設計一款高可靠性運動控制系統時需要解決的問題。


如下,我們列出一些重點考慮的因素


01
選擇什么類型的電機


在任何類型的運動控制應用中,我們都需要首先為這個應用選擇一款正確類型的電機。最常見的電機類型有步進電機,直流無刷電機,伺服電機,交流同步電機或者交流感應電機,我們通?;詰緇隕淼吶ぞ睪退俁忍卣骼囪≡?。


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當然電機廠商也會幫助用戶選擇正確的電機,但是在做出決定前我們仍然需要了解電機的一些基本知識。


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在閉環控制中,我們會遇到各種類型的傳感元件,比如,編碼器,光柵尺,旋轉變壓器,轉速計等。電機的閉環控制中,增量式編碼器提供相對于初始位置的位置信號,絕對值編碼器提供軸的絕對位置,并且在設備啟動時能夠進行位置歸零。


02
理解通信總線


控制器與驅動器之間的通信可以通過模擬信號,數字信號或者特定的通信總線。其中,通信總線負責將運動指令從控制器傳遞到驅動器。


在選擇通信總線時往往需要考慮許多因素,最重要的因素是控制器和驅動器之間的距離以及將面臨的環境干擾。例如,在充滿干擾的環境中,像EtherCAT這樣的通信總線就比模擬信號更適用。然而,這種選擇還高度依賴于控制器和驅動器之間的兼容性,特別是選用不同廠商的控制器和驅動器時,兼容性不容忽視。


03
什么是同步或者協同運動


評估應用需求以及運動軌跡來提前確定多軸間是否需要同步或者協同,是設計中不可缺少的一步。同步多軸運動最基本的方法是得出一個運動矢量,然后算出其他軸的分量,從而將這些值同步到每個對應的運動軸。另一種方法就是通過電子齒輪,將一個運動軸指定為另一個運動軸的從動裝置,實現協同運動。我們通??梢醞ü魃瓚ǖ愕乃醴毆旒5玫醬庸旒?。


有些應用中則是由攝像頭或者傳感器來同步整個運動,比如,一個用來測試HMI的系統需要將壓力傳感器的反饋值同步到探針上從而調節準確的觸碰壓力,才能使整個系統正常工作。一條成品檢測系統上,攝像頭才是控制整個系統的主設備,起到同步協調作用。


04
確定系統結構


當確定了硬件以及同步方式后,我們需要決定在哪里執行控制指令,常見的系統結構有兩種,分別是單節點控制(將控制指令集中在一臺設備中)和多節點控制(將控制指令分散到各個節點)。


第一種單節點控制方法可以通過一臺中央控制系統來實現,比如,具有運動控制卡的IPC,這類系統易于設置和搭建,但是在擴展性上有局限性,比如,受PCI插槽數量限制等。第二種多節點控制方法則需要用到多套智能驅動器,由驅動器負責運行低級別的控制指令,比如,力矩或者速度的控制指令,這種多節點控制方式唯一的限制是只能通過通信總線來搭建。


05
找合適的開發軟件


一些運動控制系統都可以單獨運行的,而有些系統則需要和其他系統進行集成,最常見的就是集成視覺系統,這時候就需要我們學會用開發軟件,很多開發軟件中的功能都是??榛?,通過開發軟件,我們可以替換不同品牌的同類產品,而不需要對控制指令或者代碼進行過多的更改。此外,還可以通過模擬環境來測試整個運動過程,在實物化之前就能完成大多數的指令編寫和電機參數調整。


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