在工业控制与自动化领域运动控制指的是什么

【仪表网络仪表普及】工业控制主要分为两个方向。 一是运动控制,一般用在机械领域; 另一种是过程控制,一般用于化工行业。 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,完成对物体对角位移、扭矩、转速等物理量变化的控制。

 

电机控制和运动控制

电机控制和运动控制是不同的。

从重点来看,电机控制(这里是伺服电机)主要关注的是控制单个电机的扭矩、速度、方向等一个或多个参数达到给定值。 运动控制的重点是协调多个电机实现指定的运动(组成轨道、创建速度),更侧重于轨道规划、速度规划和运动学变换; 例如,在数控机床中,必须协调XYZ轴电机才能完成插补动作。 。

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。 它一般包括三个控制环:方向控制、速度控制、扭矩控制。 一般来说,没有计划。 功能(某些驱动器具有简单的位置和速度规划功能)。

运动控制往往是针对包括机械、软件、电气等模块的产品,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,使它们能够可以根据基于预期运动轨迹和规则运动参数的运动控制进行控制。

两者部分内容有重叠:定向环/速度环/扭矩环可以在电机驱动器中完成,也可以在运动控制器中完成,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:用于生成轨道点(所需输出)和闭合方位角反应环。 许多控制器还能够在内部关闭速度环。

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、装备机床等行业; 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、冶金等行业非常受欢迎。

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)转换成更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方位环和速度环,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。

响应传感器: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响应给位置控制器,完成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,过去凸轮和齿轮需要机械结构来完成,而现在可以使用电子凸轮和电子齿轮来完成,消除了机械完成过程中的回位、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、正逆运动学解决方案以及驱动电机的指令输出,还需要具备工程组态软件、语法解释器、简单的PLC功能,PID控制算法完成,HMI交互界面,故障诊断界面,高级运动控制器还可以完成安全控制等。

运动控制的发展趋势

就运动控制器而言,随着工业应用领域的扩大,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、医疗器械等大部分下游机械行业均取得了良好的发展。物质转移。

由于运动控制的目标是完成生产线流程并生产产品,因此中央运动控制流程实际上并不是最重要的。 相反,最重要的功能是如何准确、实时地实现需求。 此外,各种产品精度要求越来越高,工艺要求也越来越严格。 运动控制要求实时性和精确性。 为了实现优化,必须集成各种相关技术。 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。 电子行业和半导体行业的PC-Based运动控制市场正在稳步发展,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的份额逐渐增加。 传统印刷机械仍以PLC运动控制器为主。 基于 PC 的运动控制器的使用才刚刚开始。 广泛应用于新兴数码印刷机械,未来将小幅增长。