Ajaessasi hississä haluat ehdottomasti päästä kerroksesta toiseen sujuvasti ja turvallisesti. Hissien asemassa hienostunut liikkeenohjaus antaa hissille pysähtyä määritettyyn asentoon ja hidastua sujuvasti, kunnes se tulee täydelliseen pysähtymiseen. Hienostuneiden liikkeenhallinnan puute voi aiheuttaa hissin pysähtymisen virheellisesti lattioiden välillä, mikä voi saada hissin ratsastajan tuntemaan huimausta ja epämukavaksi tai vaaralliseksi.
Robotit, tietokoneen numeeriset ohjauslaitteet (CNC) ja tehdasautomaatiolaitteet vaativat kaikki tarkan asennon hallinnan servoasemien kautta ja monissa tapauksissa tarkan nopeudenhallinnan tuotteiden oikein valmistamiseksi ja työnkulun ylläpitämiseksi.
Monet teollisuusasemien näkökohdat ovat tärkeitä tarkkuuden liikkeenohjauksen saavuttamisessa, johon sisältyy kolme perusjärjestelmää reaaliaikaisessa ohjaussuunnittelussa, nimittäin havaitsemisen, käsittelyn ja ajamisen. Tässä artikkelissa käsitellään esimerkkejä tekniikoista, jotka tukevat kutakin osajärjestelmää.
Havainto
Tarkkuuden liikkeen hallintaa ei voida toteuttaa ilman tarkkuusasemaa ja nopeuden tunnistamista. Sensing voi sisältää moottorin akselin kulma -asennon ja nopeuden tunnistuksen tai kuljetinhihnan lineaarisen asennon ja nopeuden tunnistuksen. Suunnittelijat käyttävät usein inkrementaalisia optisia koodereita satojen ja tuhannen paikan kohdalla vallankumousta kohti sijainnin ja nopeuden. Nämä kooderit on tyypillisesti kytketty mikrokontrollereihin (MCUS) kvadratuurikoodatujen pulssien (QEP) kautta, ja siksi ne vaativat QEP -rajapinnan.
Absoluuttiset kooderit ovat sitä vastoin huomattavasti tarkempia, tyypillisesti enemmän paikkoja vallankumousta kohti ja ne on asennettu absoluuttisen kulma -aseman aikaansaamiseksi. Tunnetun sijainnin muutetaan digitaaliseksi esitykseksi ja koodataan vakioprotokollan mukaisesti. Esimerkkejä tällaisista protokollista ovat Tamagawan T-muoto ja IC-Haus GmbH: n kaksisuuntainen sarjasynkronointi (BISS) C. Aikaisemmin tarvitset myös kenttäohjelmoitavan porttijärjestelmän (FPGA) liittyäksesi tällaiseen enkooderiin, mutta yhä enemmän ja enemmän MCU: iin Nyt sinulla on tämä kyky (kuten alla olevassa kuvassa 1 esitetään). Koska T-muoto- ja BISS C -protokollat eroavat usein niistä, joita tukevat suositut viestintäportit tai rajapinnat, kuten sarjaperifeerinen rajapinta (SPI), universaali asynkroninen vastaanottimen lähetin (UART) tai ohjainalueverkko (CAN), jotka ovat yleisiä päällä Suurin osa MCU: sta, ne vaativat usein muokattavia logiikkalohkoja tai omistamia prosessointiyksiköitä.
Absoluuttiset kooderit voivat perustua myös sähkömagneettisiin tai ratkaisijoihin kaltaisiin piireihin, jotka vaativat sinimuotoisten sähköisten signaalien tarkan mittauksen. Siksi myös tarkkuusvahvistimet ja jännitteen viitteet ovat myös tärkeitä. Moottorin ja liikkeen säätö vaatii aina tarkan moottorin virran ja jännitteen havaitsemisen, etenkin kun käytetään anturitonta ohjausta. Yleiset liuokset ovat sisäinen ja invertterin siltavarsi matalapuoleinen havaitseminen käyttämällä eristettyjä/eristämättömiä vahvistimia ja kuljettajia, joilla on integroitu matalapuolinen virran havaitseminen.
Käsittely
Liikkeenohjausprofiilien ja algoritmien suorittaminen tarkkuuden liikkeenohjausjärjestelmissä vaatii MCU: ta, jolla on korkea laskennallinen voima, jotka ovat tyypillisesti 32- bitin sanansanan pituuksia, joilla on natiivi 64- bitin liukulukutuki tarvittavan tarkkuuden ja tarkkuuden aikaansaamiseksi ja tarkkuuden aikaansaamiseksi. . Monissa MCU: issa on laitteistokaasupolkimia, koska algoritmit luottavat voimakkaasti trigonometriseen, logaritmiseen ja eksponentiaaliseen matematiikkaan.
Kun otetaan huomioon liikeakselien lukumäärä hallinnassa tai ohjaussilmukoiden lukumäärän, suunnittelijat hyödyntävät usein monikeskuksen prosessorin (CPU) arkkitehtuuria tai CPU: n kaltaisia rinnakkaisia kaasupolkimia. Useita prosessorit voidaan harkita myös lisävalvonta- ja viestintätehtävissä.
Reaaliaikaisena ohjaussovelluksena koko signaaliketjun kokonaislatenssi (ts. Aika virran, jännitteen, sijainnin ja nopeuden mittausten kokoelmasta ohjauslähtöjen päivitykseen) on suora vaikutus ohjaustehokkuuteen , ja siksi tarkkuudella. Joissakin MCU: issa on siru-analogiset vertailut, jotka voivat tuottaa ohjaustoimenpiteitä suoraan, vähentäen merkittävästi latenssi- ja suorittimen kuormitusta. Nopea keskeytysvaste ja kentän säästö ja palautus ovat myös tärkeitä.
Korkea prosessointiteho ei riitä. Liikkeenhallinta MCU: lla on myös oltava yleiskäyttöiset ohjausperiferit, kuten 12- ja 16- bitti-analogiset-digitaalimuuntimet, QEP-rajapinnat, korkearesoluutioinen reuna ja pulssin sieppaus ja pulssin leveyden modulaatio (PWMMM ) lähtö. Vaaditaan myös kyky toteuttaa räätälöity logiikka ja ajoitus.
Auttaakseen suunnittelijoita nousemaan ja virittämään mallit nopeammin, MCU- ja Motor Driver -toimittajat tarjoavat moottori- ja liikkeenhallintaalgoritmeja, mukaan lukien ydinalgoritmit, kuten anturittomat tarkkailijat ja ohjelmistokirjastot, sekä täydellisen ohjauskoodin GUI -konfiguroitavuudella.
MCUn teollisuusasemille
Kuljettajat
Voimalaitteita ja kuljettajia vaaditaan tarjoamaan haluttu ohjaustoimenpide, yleensä PWM: n muodossa, missä työsykli edustaa toimintaa. PWM -pulssien tarkka hallinta on tärkeää, mikä tarkoittaa, että kuljettajan on tarjottava tarvittava käyttöintensiteetti pienimmällä mahdollisella ajoituspoikkeamalla; Power -laitteen on kytkettävä päälle ja pois päältä tarkalleen suunnitellussa ajassa. Tällaiset kuljettajat ovat helposti saatavilla tänään, lisäominaisuuksilla, kuten ylivirta ja lämpösuojaus. Uudet Wide Bandgap -voimalaitteet varmistavat nopeat ja tarkan käännöksen ja sammutusajan. Nopeat kytkentänopeudet ja leveiden kaistalevyjen alhaiset kytkentähäviöt mahdollistavat myös nopean ohjaussilmukan parantuneen vakauden ja suorituskyvyn parantamiseksi.
Tarkkuuden lisäksi monet sovellukset vaativat moottorin ohjausmalleja, jotka ovat riittävän kompakteja ohjaimien käyttämiseksi integroiduilla virran tunnistus- ja virtalähdemoduuleilla.
Johtopäätös
Tarkkuusliikkeen hallinta on kriittistä teollisuusvetyille. Tekniset ratkaisut käsittelevät kaikkia kolmea reaaliaikaisia ohjaussuunnitelmia, havaitsemista, käsittelyä ja käyttöä koskevia osajärjestelmiä, ja ne on suunniteltu mahdollistamaan tarkkuuden liikkeen hallinta.