工業(yè)控制與自動化領(lǐng)域中運(yùn)動控制器的作用

導(dǎo)語：工業(yè)控制首要分兩個方向，一個是用于機(jī)械行業(yè)的運(yùn)動控制，另一個是用于化工行業(yè)的過程控制。而運(yùn)動控制指的是一種起源于早期的伺服系統(tǒng)，也就是說，運(yùn)動控制其實(shí)是基于電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)物體對于角位移、速度、轉(zhuǎn)矩等物理量改變的控制。

作為一個工控人，時常都會提到運(yùn)動控制。那么，什么是運(yùn)動控制？在工業(yè)控制與自動化范疇中，運(yùn)動控制器的作用是什么呢?

什么是運(yùn)動控制

運(yùn)動控制，也可叫做電力拖動控制；它是自動化的一個分支，其動力源大部分都基于電動機(jī)。

也就是說，運(yùn)動控制其實(shí)是基于電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)物體對于角位移、速度、轉(zhuǎn)矩等物理量改變的控制。

這里面，又將運(yùn)動控制進(jìn)行劃分為兩個方向，一個是用于機(jī)械行業(yè)的運(yùn)動控制，另一個是用于化工行業(yè)的過程控制。

在上面提到，運(yùn)動控制其實(shí)是基于電動機(jī)的，這里的電動機(jī)指的是伺服電機(jī)；

如果一套單機(jī)設(shè)備上只用了一臺伺服電機(jī)，這種情況下是更注重于對電機(jī)的一個控制，如位置、速度、轉(zhuǎn)矩的控制；這個例子，是想單臺電機(jī)控制只是運(yùn)動控制的一個環(huán)節(jié)。

而運(yùn)動控制主要是針對產(chǎn)品，整體包含機(jī)械（電動機(jī)只是機(jī)械中的零配件）、電氣、軟件等，是對機(jī)械運(yùn)動部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時的控制管理，使其按照預(yù)定的控制方案轉(zhuǎn)變?yōu)槠谕?/span>機(jī)械運(yùn)動的控制。

運(yùn)動控制系統(tǒng)多種多樣，但從基本結(jié)構(gòu)上看，一個典型的現(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)的硬件主要由:上位機(jī)、運(yùn)動控制器、功率驅(qū)動裝置、電動機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器反饋檢測裝置等部分組成。

電機(jī)控制與運(yùn)動控制

電機(jī)控制和運(yùn)動控制是不同的。

從關(guān)注點(diǎn)來說，電機(jī)控制(這兒指伺服電機(jī))首要關(guān)注的是控制單個電機(jī)的轉(zhuǎn)距、速度、方位中的一個或多個參數(shù)到達(dá)給定值。而運(yùn)動控制首要關(guān)注點(diǎn)在于和諧多個電機(jī)，完結(jié)指定的運(yùn)動(組成軌道、組成速度)，比較著重軌道規(guī)劃、速度規(guī)劃、運(yùn)動學(xué)轉(zhuǎn)化;比方數(shù)控機(jī)床里面要和諧XYZ軸電機(jī)，完結(jié)插補(bǔ)動作。

電機(jī)控制常常作為運(yùn)動控制系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)(一般是電流環(huán)，作業(yè)在力矩方式下)，更著重于對電機(jī)的控制，一般包括方位控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制三個控制環(huán)，一般沒有規(guī)劃的才能(有部分驅(qū)動器有簡單的方位和速度規(guī)劃才能)。

運(yùn)動控制往往是針對產(chǎn)品而言的，包括機(jī)械、軟件、電氣等模塊，例如機(jī)器人、無人機(jī)、運(yùn)動渠道等等，是對機(jī)械運(yùn)動部件的方位、速度等進(jìn)行實(shí)時的控制管理，使其依照預(yù)期的運(yùn)動軌道和規(guī)則的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動的一種控制。

兩者有部分內(nèi)容是重合的：方位環(huán)/速度環(huán)/轉(zhuǎn)距環(huán)能夠在電機(jī)的驅(qū)動器中完成，也能夠在運(yùn)動控制器中完成，因而兩個屬于簡單混淆。

運(yùn)動控制器

運(yùn)動控制器：指以中央邏輯控制單元為核心、以傳感器為信號敏感元件、以電機(jī)或動力裝置和執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置。

運(yùn)動控制系統(tǒng)圖

由運(yùn)動控制器發(fā)出命令，給驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行功率放大，將放大后的信號傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)），伺服電機(jī)自帶編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)半閉環(huán)控制；

伺服電機(jī)又傳動機(jī)構(gòu)控制機(jī)械，在機(jī)械裝置上安裝了光柵尺（也是編碼器），實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。

操作人員在現(xiàn)場可通過人機(jī)界面去進(jìn)行整個環(huán)節(jié)的調(diào)試操作。

根本架構(gòu)組成

一個運(yùn)動控制系統(tǒng)的根本架構(gòu)組成包括：

運(yùn)動控制器：用以生成軌道點(diǎn)(希望輸出)和閉合方位反應(yīng)環(huán)。許多控制器也能夠在內(nèi)部閉合一個速度環(huán)。

運(yùn)動控制器首要分為三類，分別是PC-Based、專用控制器、PLC。其中PC-Based運(yùn)動控制器在電子、設(shè)備機(jī)床等職業(yè)被廣泛使用;專用控制器的代表職業(yè)是風(fēng)電、光伏、機(jī)器人、成型機(jī)械等等;PLC則在橡膠、汽車、冶金等職業(yè)備受喜愛。

驅(qū)動或放大器：用以將來自運(yùn)動控制器的控制信號(一般是速度或扭矩信號)轉(zhuǎn)化為更高功率的電流或電壓信號。更為先進(jìn)的智能化驅(qū)動能夠自身閉合方位環(huán)和速度環(huán)，以獲得更準(zhǔn)確的控制。

執(zhí)行器：如液壓泵、氣缸、線性執(zhí)行機(jī)或電機(jī)，用以輸出運(yùn)動。

反應(yīng)傳感器：如光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器或霍爾效應(yīng)設(shè)備等，用以反應(yīng)執(zhí)行器的方位到方位控制器，以完成和方位控制環(huán)的閉合。

很多機(jī)械部件用以將執(zhí)行器的運(yùn)動方式轉(zhuǎn)化為希望的運(yùn)動方式，它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯(lián)軸器以及線性和旋轉(zhuǎn)軸承。

頂控科技MT系列運(yùn)控一體機(jī)

頂控科技MT系列運(yùn)控一體機(jī)，是團(tuán)隊采用獨(dú)創(chuàng)計數(shù)，精心打造的高集成度、高可靠性、高性價比、內(nèi)置TtherCAT主站的運(yùn)控一體機(jī)產(chǎn)品。

MT系列運(yùn)控一體機(jī)產(chǎn)品，支持 EtherCAT 總線控制，通過 RS485、以太網(wǎng)和 EtherCAT 接口可以實(shí)現(xiàn)多層次網(wǎng)絡(luò)通信。可零轉(zhuǎn)換邏輯替換三菱多軸運(yùn)控項目，總線32軸與脈沖控制于一體，支持插補(bǔ)聯(lián)動。

MT系列運(yùn)控一體機(jī)的主要特點(diǎn)：

1、 頂控科技MT系列運(yùn)控一體機(jī)擁有豐富的運(yùn)動控制功能，讓您的設(shè)備精確運(yùn)動無誤，配合完整且嚴(yán)格的軟件測試過程，使得運(yùn)控一體機(jī)穩(wěn)定可靠，值得信賴。

2、 支持EtherCAT通信總線高性能運(yùn)控一體機(jī)，具備強(qiáng)大的運(yùn)動控制；運(yùn)動控制功能符合PLCopen規(guī)范，可實(shí)現(xiàn)最大38軸的運(yùn)動控制。

3、靈活的網(wǎng)絡(luò)特性，支持EtherCAT、以太網(wǎng)、WIFI、RS485、RS422、RS232讓信息化與自動化無縫連接。

4、 支持多路高速計數(shù)和高速脈沖功能，高速計數(shù)常規(guī)12路單相20OKHz，高速脈沖特殊定制6路200KHZ輸出。

5、頂控科技運(yùn)控一體機(jī)采用Cortex-A8 CPU，采用7寸真彩TFT1024*600，采用觸控面板4線電阻式，采用4G閃存和采用強(qiáng)大功能的軟件，友好的圖形化界面，簡化您的應(yīng)用。

6、觸摸屏和PLC可分別加密，觸摸屏可徹底禁止讀取程序，并且不能修改時鐘數(shù)據(jù)。

7、 PLC編程兼容軟件GXWorks2,觸摸屏使用AutoICD編程軟件。