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运动控制标准不断发展

Frank J. Bartos, CONTROL ENGINEERING责任编辑 2003.12.12阅读 3010

  标准是太多还是不够?
  运动控制的行业标准和通信标准的实际情况也许能回答这个问题。
  标准和应用指南有很多来源。通信方法在运动控制中占有一定的位置,他们在自动控制中跟其他部分一样重要。运动控制的核心都与建立在整个系统架构上的标准有关,无论架构是集中式的还是分散式的。近来,分散式的架构越来越引人注目,原因是数字技术的发展促使了智能等技术的嵌入。
  自上而下(Top-down)的方式
  PLCopen是一个独立于制造商和产品的国际组织,致力于标准的推广,同时也涉及运动控制。大家最为熟悉的是PLC编程语言(IEC 61131-3)。2001年11月,PLCopen推出了"运动控制功能模块"规范1.0版。
  这些功能模块类似于流程图,帮助弄清控制逻辑。PLCopen的规范包括了功能模块的库,有单轴运动、坐标运动和多轴运动的控制。在IEC61131-3的基础上,这种方法在不同运动控制方法中寻求标准界面www.cechina.cn,以使应用软件可得到更多的使用。此外,工程师使用IEC61131标准的语言对伺服运动系统进行编程,如,梯形图、结构化文字和流程图。
  PLCopen的总裁Eelco van der Wal指出
,支持运动模块规范就得增加产品供应商、用户和OEM商。van der Wal先生说控制工程网版权所有,"很高兴看到最终用户和OEM商能接受规范,这表明,逻辑控制和运动控制的合并在一个平台上,使用户真正地得到益处。"
  这就涉及了软件控制产品,Siemens和Beckoff在2002年德国的汉诺威展中,展出了PLCopen规范的产品,此类产品可使用授权的PLCopen标志。
  PLCopen运动控制工程任务组(Task Force Motion Control)的工作重点就是拓广规范的基本功能性(第一部分),通过说明第二部分扩大的功能性和第三部分的用户指引。目前只有第一部分可用。目的是通过第三部分的高级技术功能www.cechina.cn,使"用户驱动的功能模块"运行,所有的支持功能都包含在第二部分中。工程任务共定义了17个功能模块,包括插补、注册、动态同步等。

  图表明了PLCopen运动控制模块的基本知识。
  开放式模块结构控制(Open Modular Architecture Controls ,OMAC)http://www.omac.org/是另一个的自上而下的推广标准的组织。建于1997年,OMAC实际上是一个汇集了最终用户、OEM厂商、供货商和系统集成商的协会,运动控制是其重点之一。近期,包装机械的电子伺服控制、以及相关的包装印刷、纸加工设备的标准开始引起关注。OMAC的10个用户导向的工作组之一的包装工作组,正在进行一项"通用方法"的研究,以进一步发展此类设备。
  伺服电机和其他电机
  电动机和驱动器中存在各种标准。如,NEMA ICS 16-2001. "工业控制和系统、运动/位移控制电机、控制器和反馈驱动器"是目前广广义上运动控制系统中的3项互相连接的成分。NEMA ICS 16 涉及的"控制电机"类别有:所有伺服电机、步进电机、有刷伺服及无刷伺服控制工程网版权所有,也包括控制系统、位移/速度反馈设备(旋转编码器和解码器)。
  NEMA的"可编程运动控制手册"包括了运动控制技术、产品和运用。这本手册100多页,内容有应用、厂商、标准和术语表。
  通信任务
  事实上,所有的运动控制通信标准都源自于其他的应用。除了,SERCOS(SErial Realtime COmmunication System), 它详细说明了运动控制、数字电机和其他系统部分中的接口。SERCOS是建立在光纤环架构的基础之上,以16 Mbps的速率提供通信。此协议支持组织是德国Interests Group Sercos、北美SERCOS N.A。访问SERCOS网站可点击www.sercos.comwww.secos.org
  SERCOS宣称 在运动控制部分唯一认可IEC 标准61491。包装机械的运动概况在SERCOS中也有体现。然而,作为一明确的运动控制标准也存在些瑕疵。一些评论认为,SERCOS使视觉和数据采集系统复杂化,而且这一现象越来越明显。
  IEEE 1394标准,高速串行总线(火线),由电气和电子工程师协会(IEEE)的微机标准委员会(Microcomputer Standards Committee)制定,虽然由电脑和电子产品的标准演化而来,现在也用于运动控制和伺服系统。这一标准的最大好处是高速的数据传输CONTROL ENGINEERING China版权所有,可达400 Mbps。火线被认为相当适合视觉系统。火线协议也向供货商开放,无须再转换。
  以太网,源自办公设备(IEEE 802.3标准),是运动控制的另一种通信标准,速率可达100 Mbps,最近IEEE又公布了一个10 Gbps 的以太网。在此,不同制造商之间情况可能有所不同。
  自动化


















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