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什么是运动控制
运控是指“控制移动”之意#xff0c;可以利用各种电机进行位置控制等操作#xff0c;让机器听懂你的指令。
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什么是运动控制
运控是指“控制移动”之意可以利用各种电机进行位置控制等操作让机器听懂你的指令。
什么是运动控制接口板
是一个中间件将你的指令传达给具体的实现设备。比如电脑输入了一个步进电机走十步的指令接口板根据电脑输入的脉冲数量转换成对应的步进量让设备去实行。
它的主要任务是接收指令、翻译指令然后让设备按指令动起来。
接收指令比如你用C#编程告诉它“让这个电机转5圈”。翻译指令它会把你的指令转成机械能懂的信号比如脉冲信号。发出指令然后传给机械让它动起来。
什么是电机驱动单元
这是用于驱动步进电机和伺服电机的控制单元。通过向驱动单元进行控制信号的设置/获取从而进行电机控制。
什么是步进电机
它不像普通电机那样一直转而是按照你的指令一步一步地走每一步都很精确。是可高精度定位的电机与输入脉冲同步呈阶梯状地一点点旋转一定角度。由于步进电机根据输入脉冲准确旋转所以无需旋转量检测就能够高精度定位。一般的分辨率是1步(1个脉冲 1.8°、 0.72°、0.36°等。
什么是步进角
向电机驱动器输入1个脉冲时步进电机转动的角度。一般精度分为1步(1个脉冲 1.8°、 0.72°、0.36°等。
什么是转速
步进电机转动的速度
什么是失步
控制器要求步进十步但只走了八步未走的两步叫失步。
什么是伺服电机
是一种“更聪明、更听话”的电机。它不仅能像普通电机那样转动还能精准控制转速、位置和力矩而且知道自己“转到了哪儿”或者“用多大力”所以经常用在需要高精度控制的场景。
伺服电机分为交流伺服电机和直流伺服电机具备检测转角的编码器进行闭环高精度的定位。
什么是编码器输入
是运动控制系统中用于反馈位置、速度或方向信息的关键组件。编码器是一种传感器它能够将机械位移转换为电信号从而提供有关旋转轴或线性运动的详细信息。编码器通常分为两种主要类型增量型编码器和绝对型编码器。
编码器输入的主要功能是接收编码器反馈的信息并将这些信息用于控制和监测设备的动作比如
控制电机的位置知道电机转到了哪儿。调节电机的速度确保转速符合要求。修正动作的误差如果偏离了目标位置可以通过反馈信号重新调整。
编码器输入是怎么工作的
编码器发送信号编码器会根据运动状态产生一系列脉冲信号或电压信号表示当前的位置或速度。设备接收信号这些信号通过编码器输入端口进入控制系统比如PLC或驱动器。分析信号系统根据接收到的信号计算出实际的位置和速度。如果和设定值有差异控制器会调整设备的运行状态。
主要用途
从伺服电机输出脉冲→管理/控制位置信息步进电机的失步检测
脉冲输出信号/输出格式
两脉冲方式(独立脉冲输出
这是输出正方向用CW)、负正方向用CCW)2种独立脉冲信号进行控制的方式。CW(Clock Wise)表示顺时针旋转右旋CCW(Counter Clock Wise)表示反时针方向左旋。
OUT(提前脉冲输出、DIR(滞后脉冲输出方式
输出OUT(提前脉冲输出信号和DIR(滞后脉冲输出信号。当DIR与OUT相位相差90°时朝正方向顺时针方向动作旋转。当DIR与OUT相位相差-90°时朝负方向反时针方向动作旋转。
多轴同步、接口板间多轴同步
运动控制接口板能够对多个轴之间的同时开始/停止进行同步控制。此外连接的同步控制线缆多可进行16块(128个轴)的同步控制。使用8轴接口板时还可以4轴为单位分组。
限位输出
限位输出其实就是用来检测电机的停止点、减速点和原点通过反馈信号实现高精度定位控制防止设备过冲或超出安全范围运行确保系统动作精准可靠。
SD / -SD方向减速
就是在电机接近运动范围的某个方向极限时提前触发信号让电机慢下来减速以防止过冲或撞到限位点。
ORG原点限位的作用
归零点ORG是电机或者机械设备的“归零点”用于校准和初始化设备的位置。 ————比如数控机床开机时需要找到“原点”让设备知道刀具的初始位置。定位基准ORG是所有运动和定位的基准点。设备以原点为参考来计算后续的绝对位置。复位操作在发生故障或重启时通过返回原点回原点操作来让设备恢复到一个已知的状态避免偏移或误差累积。
PTP动作
PTP动作Point-to-Point Motion用简单来说就是让电机或者机械臂从一个点移动到另一个点而不在意它怎么走过去只要到达目标点就行。这种运动模式追求快速和高效而不是轨迹的精确控制。
JOG动作
JOG动作Jogging Motion用简单话来说就是点动操作让电机或者机械设备以连续、低速、可控的方式移动。通常用在调试、测试或设备微调时。电机从起始速度开始运行加速至最大速度后连续运动只有当接收到停止指令或外部停止信号后才减速停止。连续运动指令其实就是速度控制指令。
ORG动作
ORG(原点复位)动作是使电机移动到原点的动作。
运动控制分类
根据有无反馈和如何反馈可以分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统三类。 开环控制系统: 是一种没有反馈机制的控制系统它根据预设指令执行操作而不监测或调整输出结果。这种系统的设计基于一个假设系统的输入与预期输出之间存在确定的关系并且在运行过程中不会受到外部干扰或变化的影响。 闭环控制系统也称为反馈控制系统:是一种通过监测输出并与期望的设定值进行比较然后根据差异调整输入来纠正偏差的系统。这种控制方式能够自动调节和优化系统的性能确保输出尽可能接近所需的设定值即使在存在干扰或不确定性的情况下也能保持良好的控制精度。 半闭环控制系统也称为半封闭环控制系统是一种介于开环控制系统和全闭环控制系统之间的控制方式。它通常用于运动控制系统中特别是在需要高精度位置或速度控制的应用场景下。半闭环控制系统的主要特点是在执行器之后、但不在最终输出端之前进行反馈测量。这意味着传感器不是直接监测最终的机械输出如工作台的实际位置而是监测驱动元件的状态如电机轴的位置或速度。
运动控制器
运动控制器是运动控制系统的核心部件负责产生运动路径的控制指令用于设备的逻辑控制将运动参数分配给需要运动的轴并对被控对象的外部环境变化及时做出响应。
通用运动控制器通常都提供一系列运动规划方法基于对冲击、加速度和速度等这些可影响动态轨迹精度的量值加以限制提供对运动控制过程的运动参数的设置和运动相关的指令使其按预先规定的运动参数和规定的轨迹完成相应的动作。
运动控制器通过一定的通信手段将控制信号或命令发送给驱动器驱动器为执行机构通常为电机提供转动能源动力运动控制器接收并且分析反馈信号得到跟随误差后根据控制器的算法产生减小误差的控制信号从而提高了运动控制的精度。典型的控制器有下几类:PLC可编程逻辑控制器、专用的运动控制器。
驱动器
驱动器是运动控制系统的转换装置用于将来自运动控制器的控制信号转换为执行机构的运动典型的驱动器如变频器、步进驱动器、伺服驱动器。
控制器产生的命令信号是微小信号通过驱动器放大这些信号以满足电机的工作需求故伺服驱动器servo drives又称为“伺服控制器”或“伺服放大器”属于伺服系统的一部分主要应用于高精度的定位系统。
伺服驱动器一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制实现高精度传动系统的控制。尤其是应用于交流永磁同步电机控制的伺服驱动器已经成为国内广泛采用的产品。伺服驱动器的调速范围宽、精度高、可靠性高还提供多种参数供用户调节。
步进驱动器是将接收到的运动指令转换为步进电机的角位移对应步距角的执行机构。通常情况下接收对应位移的脉冲信号时当步进驱动器接收到一个脉冲信号按设定的方向转动一个步距角它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。外部控制器可以通过控制脉冲个数来控制步进电机的角位移量从而达到调速和定位的目的。步进系统被广泛应用于雕刻机、电脑绣花机、数控机床、包装机械、点胶机、切料送料系统、测量仪器等设备上。
执行机构
执行机构是运动控制系统中的控制对象用于将驱动信号转换为位移、旋转等执行机构通过一些机械机构连接实现控制对象的运动。常见的执行机构如各种类型的电机、液压、启动设备。
常见的传动机构有滚珠丝杆、齿轮传动、齿条传动、带传动、丝杆传动链传动、液压传动、气压传动等。
电机主要分为步进电机和伺服电机二者的控制方式不同步进电机通过控制脉冲的个数控制转动角度的一个脉冲对应一个步距角。伺服电机通过控制定子电角度的旋转带动转子的旋转并经过编码器的反馈构成闭环从定位到目标角度。伺服电机运行平稳还具有较强的过载能力各方面性能优于步进电机。
反馈装置
反馈装置是运动控制系统中进行检测并处理反馈的装置主要反馈的是负载的位置和速度例如编码器、光栅尺等编码器是一种非常常见的反馈装置。伺服电机一般自带编码器如图1.2-4左侧模块编码器用于反馈电机的实际运行情况例如电机的当前位置和速度。
