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淺談運動控制系統(tǒng)的兩種結(jié)構(gòu)

來源:jordanultimate.com 作者:日弘智能 發(fā)表時間:2019-11-14 23:05:32 關(guān)鍵詞:運動控制系統(tǒng),運動控制

       運動控制是控制電機的一門技術(shù)科學(xué),它可以影響運動的軌跡。了解運動控制系統(tǒng)架構(gòu),可以在決策的過程中,幫助確定是否需要或者什么時候需要使用運動控制網(wǎng)絡(luò)。

      無論是移動試管,還是切割金屬,運動控制器負責(zé)規(guī)劃運動軌跡,驅(qū)動和監(jiān)視馬達,定期將狀態(tài)更新提交給更高一級的控制器。在運動控制系統(tǒng)的設(shè)計中,主要使用了兩種控制結(jié)構(gòu):集中式和分布式。

      高速、低成本的數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)的引入,為建造分布式控制系統(tǒng)提供了新的選擇。隨著具有更高功率、更緊湊的開關(guān)放大器的出現(xiàn),集中化設(shè)計使得在同一塊印刷電路板上可以布置的控制器數(shù)量正在逐步增加。          了解這些技術(shù)發(fā)展趨勢,有助于解釋如何以及在什么時候,應(yīng)用這兩種不同的控制結(jié)構(gòu)。

         運動控制應(yīng)用的類型

 

       集中式還是分布式,哪種控制方式更合適:應(yīng)用控制問題的特性對其具有決定性的影響。

      在平面運動控制應(yīng)用領(lǐng)域,馬達的控制或多或少的由集中式PC或控制器完成;也有一些分層應(yīng)用領(lǐng)域,運動軸被分成2、3組或者更多的功能軸;也有一些單機應(yīng)用的場合,機床控制器的運行在很大程度上沒有與網(wǎng)絡(luò)連接,不依賴網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視。

      平面運動控制的例子:具有多個轉(zhuǎn)軸的印刷機,它的轉(zhuǎn)軸受伺服控制器的控制。在這里,時間是關(guān)鍵因素。主控制器,通常是PC或者是PLC,必須同步驅(qū)動所有的軸。典型的指令為:移動軸#1到位置X,移動軸#2到位置Y”等等。

     分級運動控制應(yīng)用的例子:半導(dǎo)體晶圓處理系統(tǒng),該系統(tǒng)具有一個主機器人4軸)、晶圓定位器(3軸)和一個閥門控制器(12軸)。在這種結(jié)構(gòu)下,網(wǎng)絡(luò)一般將就地機器人或者閥門控制器連接至中心網(wǎng)絡(luò),但是實際的運動控制由就地機器人、晶圓定位器或者閥門完成??偟臋C器控制器不會發(fā)出類似將機器軸#2移動到位置12345”的指令,而是給出諸如伸展機械臂的指令,該指令由就地機器人控制器來解釋和執(zhí)行。

      單機應(yīng)用的例子:磁帶存檔系統(tǒng),該系統(tǒng)允許操作人員走近控制臺,要求檢索特定的磁帶。這些單機控制器,能夠執(zhí)行一攬子的機械臂運動,該運動基于就地人員發(fā)出的指令,如檢索磁帶#1234”。在該應(yīng)用中,如果連接了網(wǎng)絡(luò),那只是用其實現(xiàn)報告和監(jiān)視功能,并不是用于控制本身。
 

         增加分布式運動驅(qū)動器

 

     了解哪些實際設(shè)備可以用于運動控制系統(tǒng)同樣十分重要。兩個可用的設(shè)備是:分布式驅(qū)動器和機器控制卡。盡管這些設(shè)備有很多不同的變體,但是歸納起來,它們都是上述兩種設(shè)備中的一種。


 運動控制系統(tǒng)

      

  分布式運動控制器驅(qū)動器,有時也被稱為智能放大器,通過網(wǎng)絡(luò)與中心主機通訊,提供一套運動控制功能,比如產(chǎn)生輪廓、回路閉合或者是放大功能。

      根據(jù)應(yīng)用的不同,有兩種分布式驅(qū)動可供使用。第一種,可稱之為緊耦合驅(qū)動,應(yīng)用諸如SERCOS、EtherCAT、或EthernetPOWERLINK等高速、確定性的網(wǎng)絡(luò)。第二種,可稱之為松耦合驅(qū)動,使用諸如以太網(wǎng)協(xié)議、CAN總線和RS485等低速網(wǎng)絡(luò)。

      緊耦合驅(qū)動需要使用運動卡或者通過PC運行專用軟件,來同步和協(xié)調(diào)各個軸的運動。每個驅(qū)動器可接收位置和速度的更新信息,其更新速率可達每秒鐘數(shù)千次。松耦合驅(qū)動也是由主機控制,但是驅(qū)動器承擔(dān)更強大的仿形切削,同時也具有更大的延遲。將類似于利用點到點S型曲線,將軸移動到位置X”的指令,發(fā)送給每個驅(qū)動器。這些驅(qū)動器內(nèi)的交互傾向于自動化,利用就地傳感器的輸入來啟動或停止運動。



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