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直接输入模拟量反馈的伺服驱动技术

作者:胡斌,贝加莱工业自动化(上海)有限公司2008.05.16阅读 4531

  随着当代工业制造技术的发展和革新,质量、效率和成本这些词语越来越频繁的被提出来并贯彻在自动化项目的实施过程之中。在运动控制领域,传统变频器以及伺服驱动器在一些需要高精度位置控制的应用场合,已经很难在精度和效率上满足要求了。如无轴印刷机的套色系统、全电动注塑机伺服系统以及一些灵活的CNC应用项目中,因此,一些站在业界技术发展前沿的公司研发并推出了一系列被称为智能伺服驱动器的产品。
  ACOPOS以及ACOPOSmulti系列产品,是由来自奥地利的贝加莱工业自动化公司推出的新一代智能伺服驱动器产品控制工程网版权所有,它的出现为高精度和高性能的运动控制提出了一种全新的解决方案。

直接输入模拟量反馈的伺服驱动技术如图

  ACOPOSmulti系列智能伺服驱动器和传统伺服驱动器相比,具有以下一些特点:
  1、内置了高性能的DSP处理器,胜任高速的处理运算,能有效提高轴的性能以及控制能力。
  2、可以通过插卡式扩展实现高速的数字量和模拟量输入,最新的ACOPOSmulti驱动器支持16位模拟量的输入,信号刷新周期仅为50微秒。
  3、通过不同的插卡支持多种高精度的位置反馈方式,包括增量式(INC和SSI)和绝对式编码器(Endat),其中

Endat绝对式编码器,分辨率可以达到500万线,具有单回转和多回转多种型号配置,可以满足几乎所有需要高精度定位需要的应用场合。
  4、配合使用驱动器内置的诸多函数运算模块以及信号采集处理逻辑模块技术(Smart Process Technology),所有函数块以及由其组成的逻辑功能组合的处理循环周期仅为400微秒CONTROL ENGINEERING China版权所有,而新一代的ACOPOSmulti的扫描周期更是提高到了50微秒,几乎可以满足所有苛刻的应用计算。
  由于ACOPOS系列智能伺服驱动器具有以上一些特点,使得它在印刷、多轴包装、全电动注塑、玻璃切割成型等应用场合得到了广泛的使用,特别是在印刷行业的套色控制系统中的应用,得宜与其直接输入模拟量反馈的技术,结合其内部高速函数模块运算处理功能,达到了极高精度的控制目标(稳态套色精度达到0.01mm@200m/min)。下面,就以套色控制系统中的色标信号采集处理功能为例,向大家详细介绍一下ACOPOS驱动器直接输入模拟量反馈技术。

直接输入模拟量反馈的伺服驱动技术如图

  无轴印刷机中的套色控制系统,是在印刷机生产过程中CONTROL ENGINEERING China版权所有,通过连续检测印刷完毕的材料上的图形的位置,计算出印刷误差,再通过对连续旋转印刷版辊的相位进行微调,使的在接下来的生产中相应的图案能够被印刷到正确的位置。要达到这个控制目的,首先就必须要精确的检测图案的位置,一般印刷的过程如图所示,印刷完毕的材料边缘的不同颜色的色标,就是用来检测各种颜色位置的标志,由于被印刷的图案和承印物(纸张或者塑料薄膜)之间通常都会有一定的色差,利用这一点,我们就可以通过检测颜色的深度,来确定是否有图案,因此,我们所说的用来检测色标的色标传感器(俗称光电眼)其实是一种高速模拟量传感器,它可以在承印物高速运动的情况下,辨识出承印物上不同的颜色,并转换成时域下的电信号。
  按照印刷业界的标准,在不同场合下印刷的,使用的色标形状也有所不同,有矩形、三角形、梯形等不同形状,其中矩形标最细的一种仅为2mm,所以当印刷速度为200m/min时控制工程网版权所有,2mm的标经过光电眼的时间仅为生产速度越高标形越细对于标的辨识就越困难换句话说能否最大限度的提升机器的生产速度并能生产具有各种形状的标形的产品很大程度…,生产速度越高,标形越细,对于标的辨识就越困难,换句话说,能否最大限度的提升机器的生产速度,并能生产具有各种形状的标形的产品,很大程度上来说首先就是依赖于是否能检测到这类高速的模拟量信号。
  贝加莱最新的ACOPOSmulti系列智能伺服驱动器内部集成了高性能的模拟量反馈接入端口,其具体的性能参数如下:

直接输入模拟量反馈的伺服驱动技术如图

  端口为单路模拟量输入,输入方式支持差分方式或者单跳沿两种,驱动器端内置光电隔离,具有更好的抗干扰能力,输入信号电压值±10 V(最高到15V),信号测量的同步周期为50us,模数转换精度16bit,并内置30khz的输入滤波功能。
  对于ACOPOS系列产品来说,是通过AC132插卡的方式来接入高速模拟量信号的,并且受限于其400us的循环扫描时间,在最为苛刻的条件(印刷版辊的色标宽为2mm)下,生产速度为300m/min时控制工程网版权所有,单个色标经过传感器的时间仅为400us,可见,当速度再进一步提高时,驱动器将无法辨识;而最新的ACOPOSmulti系列产品,在其本体上就直接集成了1路高速的模拟量输入端口,而且其循环扫描时间仅为50us,和原来的方案相比,信号辨识能力得到了数倍提高。因此,由于ACOPOSmulti内部循环扫描时间的提高,即使印刷速度进一步提到300m/min甚至更高的情况下,只要色标经过传感器的时间大于50usCONTROL ENGINEERING China版权所有,理论上就能够被驱动器辨识到,所以具备了这样高速的模拟量直接输入技术的ACOPOSmulti伺服系统能适应更高的印刷速度;其次,由于其内部的模数转换

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