• 周六. 5 月 25th, 2024

在工业控制与自动化领域运动控制到底指的是什么

作为一名工业控制器,我经常谈论运动控制。 那么,在工业控制和自动化领域,运动控制到底指的是什么?

电机控制和运动控制有什么区别?

基本的建筑构成是什么?

运动控制的发展趋势是什么?

……

让我们一起来了解一下吧!

工业控制主要分为两个方向,一是运动控制,通常应用于机械领域;二是运动控制。 另一种是过程控制,通常用于化学工业。 运动控制是指起源于早期的一种伺服系统,以电动机的控制为基础,实现对物体的角位移、扭矩、转速等物理量变化的控制。

电机控制和运动控制

上面的定义中提到了电机控制,但是电机控制和运动控制是不同的。

从角度来看,电机控制(这里指伺服电机)主要是将单个电机的扭矩、速度、位置等一个或多个参数控制在给定值。 运动控制的主要重点是协调多个电机完成指定的运动(合成轨迹、合成速度),更侧重于轨迹规划、速度规划和运动学转换; 例如,在数控机床中,需要协调XYZ轴电机来完成插补动作。

电机控制常作为运动控制系统中的一个环节(通常是电流环,工作在扭矩模式),更侧重于电机的控制,一般包括位置控制、速度控制、扭矩控制三个控制环,一般没有规划功能(有些驱动器具有简单的位置和速度规划功能)。

运动控制往往针对的产品包括机械、软件、电气等模块,如机器人、无人机、运动平台等,是对机械运动部件的位置和速度进行实时控制和管理,使其可以遵循基于预期运动轨迹和规定运动参数的一种运动控制。

两者部分内容重叠:位置环/速度环/扭矩环可以在电机驱动器中实现,也可以在运动控制器中实现,因此两者很容易混淆。

基本架构组成

运动控制系统的基本架构组件包括:

运动控制器:用于生成轨迹点(期望的输出)并关闭位置反馈环路。 许多控制器还可以在内部关闭速度环。

运动控制器主要分为三类,即PC-Based、专用控制器和PLC。 其中,PC-Based运动控制器广泛应用于电子、EMS等行业; 专用控制器的代表行业有风电、光伏、机器人、成型机械等; PLC在橡胶、汽车、冶金等行业受到青睐。

驱动器或放大器:用于将运动控制器发出的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换成较高功率的电流或电压信号。 更先进的智能驱动器可以自行关闭位置环和速度环,以获得更精确的控制。

执行器:如液压泵、气缸、线性执行器或电机,用于输出运动。

反馈传感器:如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应器件等,用于将执行器的位置反馈给位置控制器,从而实现位置控制回路的闭合。

许多机械部件用于将执行器的运动转换为所需的运动,包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。

从运动控制器看运动控制

运动控制的出现进一步推动了机电控制解决方案的发展。 例如,以前的凸轮和齿轮需要机械结构来实现。 现在它们可以使用电子凸轮和电子齿轮来实现,消除了机械执行过程中的回程、摩擦和磨损。

成熟的运动控制产品不仅需要提供路径规划、前瞻控制、运动协调、插补、运动学正反转解以及驱动电机指令输出等功能,还需要有工程组态软件(如SIMOTION的SCOUT) )、语法解释器(不仅指自身语言,还包括IEC-61131-3 PLC语言支持)、简单PLC功能、PID控制算法实现、HMI交互界面、故障诊断界面、高级运动控制器还可以实现安全控制等。

运动控制_运动工控控制系统_工控运动控制/

运动控制的发展趋势

就运动控制器而言,随着行业应用的扩大,我国运动控制市场已逐渐成熟,在机床、雕刻机、半导体、工业机器人、EMS、材料等大部分下游机械行业均取得了良好的发展处理。 尤其是在锂电池、工业机器人、半导体、EMS等行业,欧洲、美国、日本的运动控制厂商表现突出,具备较强的综合竞争优势。

由于运动控制的目标是完成生产线过程来制造产品,所以中间的运动控制过程其实并不是最重要的功能,而如何正确、实时地达到要求才是最重要的功能; 对产品精度的要求越来越高,对制造工艺的要求也越来越严格。 运动控制要求实时、精确。 要实现优化,需要整合各种相关技术。 这种整合被认为是最困难的。 控制技术。

在一段时间内,专用控制器仍将是工业机器人行业的主导运动控制器类型。 半导体行业的PC-Based运动控制市场发展稳定,增长率在17%左右。 物流行业对机器视觉功能的需求不断增加,导致PC-Based的比例逐渐增加。 传统印刷机械仍以PLC运动控制器为主,PC-Based运动控制器的应用才刚刚起步。 在新兴数码印刷机械中应用广泛,未来还会小幅增长。