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实现软运动控制

2004.12.20阅读 2164

  在控制器和传统伺服驱动器之间的界面一直以来是模拟量扭矩或速度。多年来似乎这已经是顺理成章的,但是模拟界面有着一些局限性。
  更多的设计和应用详细,可从www.MotionOnline.com免费下载AC伺服系统手册"Handbook of AC Servo Systems"。
  在控制器和传统伺服驱动器之间的界面一直以来是模拟量扭矩或速度。多年来似乎这已经是顺理成章的,但是模拟界面有着一些局限性:多线连接(每个驱动器至少12线,用于命令、位置反馈,使能和出错);易受电磁干扰;温度漂移;有限的命令分辨率(通常是10-16 bits);缺少详细诊断信息;数据转化(D/A和A/D)的时间延迟。现在,大多数控制器和驱动器的内部都采用数字工作方式。
  采用模拟驱动器连接界面,可实现PC-based软运动控制,但这样未能充分体现如今的低成本、高性能的数字技术。更好的方法是实现软运动控制,如下图所示:
               软运动控制
  数字技术允许伺服驱动器
保留所有的控制回路和电机的控制法则。图中可见一个AC伺服系统控制工程网版权所有,但是结构不限于任何特定的伺服技术(更多的设计和应用详细,可从www.MotionOnline.com免费下载AC伺服系统手册"Handbook of AC Servo Systems"。)。
  位置指令界面将控制器的计算和网络负担最小化,保证伺服技术不受控制器影响。
  能为软运动消除模拟界面和提供标准的界面的技术是串行实时通信协议(SErial Real-time COmmunication System,SERCOS)。这个数字驱动界面出现于80年代中期,1995年成为国际性的标准IEC 61491。SERCOS是唯一的运动总线标准,在全球范围内超过120家控制器和驱动厂商支持。
  SERCOS界面由一对光纤电缆构成,联结是数字方式(无漂移,指令和反馈可为32-bit),快速(最大为4 M bit/sec,很快将能达到16 Mbit/sec),由于采用了光学介质,没有噪音。
  光纤联接替代了多轴控制系统中的数百根接线。低成本的塑料光纤可支持最长为130 ft的点对点距离,最大环行距离为32,800 ft。一个典型的系统特性是位置反馈线缆从电动机直接到驱动器(见SERCOS拓扑图)。 
              
                                   SERCOS拓扑图
  基于SERCOS的系统用于高性能的应用中,可联接多达32个驱动器和一个控制器。 (SERCOS规范支持254个驱动器和I/O站点。)其通信协议为同步传输提供所有的驱动参数,他们可实现自动建立、确定性控制和智能诊断。SERCOS网络对带宽的需求相对较低CONTROL ENGINEERING China版权所有,因为控制器到驱动器的界面是简单的位置命令,通常每1或2毫秒刷新一次。
  但是,为了增加运动控制的精确性,数字驱动器内部以相当高的频率微插入位置命令。SERCOS也可帮助提高性能www.cechina.cn,因为它允许所有的回路在数字驱动器中闭合。这使得时间的延迟最小化,保持了所有的驱动器参数的分辨率最大化。客户发现,相比于传统的模拟技术,SERCOS使他们的机械运行快速CONTROL ENGINEERING China版权所有,而且精确度更高。
  此外,对于工厂级运行系统来说,Windows NT是可以接受的标准。Windows NT可以实现软实时(SRT)控制,它采用及时的方式运行。对于一些机械控制任务控制工程网版权所有,如操作员界面和软逻辑控制,使用SRT控制后,运行良好。













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