运动控制系统-设计.ppt

运动控制系统 哈尔滨理工大学自动化学院 主讲教师：许家忠 运动控制系统中的控制器 分类 PLC PC+运动控制器 开放式结构 固高 PMAC TRIO 专用控制器 PLC –定义 PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。 PLC –定义 国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC 的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都应按易与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC –结构 PLC 分为一体式和模块式两种结构。但它们的组成是相同的，都有CPU、I/O、内存、电源等。 无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O 能力可按用户需要进行扩展与组合。 一般一体式在微小型PLC 中采用，其CPU 板、I/O 板、电源板等集成在一个模块中，目的是降低成本，满足用户经济实用的要求，它通过扩展电缆连接扩展模块。 中大型PLC 对性能、容量、网络、I/O 能力、可靠性等要求很高，一般采用模块式，电源、CPU、I/O 都单独成模块，插在底板或机架上，构成一个整体系统。 PLC –结构 PLC应用 PLC 国内市场目前主要有三大流派，占中国市场份额90％以上： 美国：ROCKWELL、GE；欧洲：西门子、施耐德；日本：三菱、OMRON。 在大中型PLC 市场，西门子占据优势，其次是施耐德、ROCKWELL、GE，日系品牌竞争力较弱； 在微小型PLC 市场，三菱、OMRON、西门子占据了绝大多数份额，其品牌份额较少。 工作原理 PLC 是按循环扫描方式运行的。在PLC 出厂时，只有系统软件，用户必须根据工艺要求编写自己的用户程序，才能实现控制。当PLC 处于运行状态时，系统顺序、循环地执行。 PLC四种任务 执行用户程序：系统顺序执行用户程序的指令序列，从第一条主程序指令开始，逐一执行用户程序的指令序列，直到执行完主程序结束指令为止。 通讯任务：与编程软件、上位组态软件、触摸屏等通讯时，响应下达的通讯命令。 内务处理：处理各种系统内务，如刷新面板指示灯，更新软件计时器和计数器值、刷新特殊中间继电器和特殊数据寄存器。 I/O 刷新：包括输出刷新阶段和输入刷新阶段。输出刷新阶段是根据Y 元件的值（ON/OFF），接通或断开对应的硬件输出端口。输入刷新阶段是将硬件输入端口的接通或断开状态，转换为对应的X 元件值（ON/OFF）。 “PC+运动控制器”结构有何优点？ 4倍频输入增量式编码器信号，其中编码器3000线，转速3000r/min，那么控制器编码器信号接口输入信号频率至少为多少？ PLC？PCC？PAC? GT-400-SV四轴伺服运动控制器特点及控制轴运动控制方式。 转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小。 位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。 速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加整个系统的定位精度。 伺服电机的三环控制 伺服电机一般为三个环控制，所谓三环就是3个闭环负反馈PID调节系统。最内的PID环就是电流环，此环完全在伺服驱动器内部进行，通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流，负反馈给电流的设定进行PID调节，从而达到输出电流尽量接近等于设定电流，电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。 第2环是速度环，通过检测的电机编码器的信号来进行负反馈PID调节，它的环内PID输出直接就是电流环的设定，所以速度环控制时就包含了速度环和电流环，换句话说任何模式都必须使用电流环，电流环是控制的根本，在速度和位置控