Όταν οδηγείτε σε ανελκυστήρα, σίγουρα θέλετε να φτάσετε από το ένα όροφο σε άλλο ομαλά και με ασφάλεια. Σε μια μονάδα ανελκυστήρα, ο εκλεπτυσμένος έλεγχος κίνησης επιτρέπει στον ανελκυστήρα να σταματήσει σε συγκεκριμένη θέση και να επιβραδύνει ομαλά μέχρι να φτάσει σε πλήρη στάση. Η έλλειψη εξελιγμένου ελέγχου κίνησης μπορεί να προκαλέσει τον ανελκυστήρα να σταματήσει λανθασμένα μεταξύ των δαπέδων, γεγονός που μπορεί να κάνει τον αναβάτη του ανελκυστήρα να αισθάνεται ζάλη και άβολα ή ανασφαλής.
Τα ρομπότ, οι μηχανές αριθμητικού ελέγχου υπολογιστών (CNC) και ο εξοπλισμός αυτοματοποίησης εργοστασίου απαιτούν ακριβή έλεγχο θέσης μέσω σερβο -δίσκων και σε πολλές περιπτώσεις ακριβή έλεγχο ταχύτητας για την σωστή παραγωγή προϊόντων και τη διατήρηση της ροής εργασίας.
Πολλές πτυχές των βιομηχανικών κινήσεων είναι σημαντικές για την επίτευξη ελέγχου κίνησης ακριβείας, ο οποίος περιλαμβάνει τρία βασικά υποσυστήματα στον σχεδιασμό ελέγχου σε πραγματικό χρόνο, δηλαδή την ανίχνευση, την επεξεργασία και την οδήγηση. Αυτό το έγγραφο θα συζητήσει παραδείγματα των τεχνολογιών που υποστηρίζουν κάθε υποσύστημα.
Εξεύρεση της φόρας
Ο έλεγχος κίνησης ακριβείας δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς ανίχνευση θέσης ακριβείας και ταχύτητας. Η ανίχνευση μπορεί να περιλαμβάνει τη γωνιακή θέση του άξονα και την ανίχνευση της ταχύτητας και την ανίχνευση της ταχύτητας του μεταφορέα και την ανίχνευση ταχύτητας. Οι σχεδιαστές συχνά χρησιμοποιούν αυξητικούς οπτικούς κωδικοποιητές με εκατοντάδες έως χιλιάδες υποδοχές ανά επανάσταση για να αισθάνονται τη θέση και την ταχύτητα. Αυτοί οι κωδικοποιητές είναι συνήθως συνδεδεμένοι με μικροελεγκτές (MCUs) μέσω κωδικοποιημένων παλμών (QEP) και συνεπώς απαιτούν δυνατότητα διεπαφής QEP.
Οι απόλυτοι κωδικοποιητές, αντίθετα, είναι σημαντικά πιο ακριβείς, συνήθως έχουν περισσότερες υποδοχές ανά επανάσταση και είναι τοποθετημένες ακρίβεια για να παρέχουν απόλυτη γωνιακή θέση. Η ανιχνευμένη θέση μετατρέπεται σε ψηφιακή αναπαράσταση και κωδικοποιείται σύμφωνα με ένα πρότυπο πρωτόκολλο. Παραδείγματα τέτοιων πρωτοκόλλων είναι το Tamagawa's T-Format και το IC-HAUS GMBH's Bi-Directional Serial Serchronization (BISS) C. Προηγουμένως, θα χρειαζόσασταν επίσης μια προγραμματιζόμενη συστοιχία πύλης (FPGA) για να διασυνδέεται με έναν τέτοιο κωδικοποιητή, αλλά περισσότερο και περισσότερα MCU Τώρα έχετε αυτήν την ικανότητα (όπως φαίνεται στο σχήμα 1 παρακάτω). Επειδή τα πρωτόκολλα T-Format και BISS C είναι συχνά διαφορετικά από αυτά που υποστηρίζονται από δημοφιλείς θύρες επικοινωνίας ή διεπαφές όπως σειριακή περιφερειακή διεπαφή (SPI), καθολικό ασύγχρονο πομπό δέκτη (UART) ή δίκτυο ελεγκτή (CAN). Οι περισσότερες MCU, συχνά απαιτούν προσαρμόσιμα λογικά μπλοκ ή ιδιόκτητες μονάδες επεξεργασίας.
Οι απόλυτοι κωδικοποιητές μπορούν επίσης να βασίζονται σε ηλεκτρομαγνητικά ή διαλυτικά κυκλώματα, τα οποία απαιτούν ακριβή μέτρηση των ημιτονοειδών ηλεκτρικών σημάτων. Επομένως, οι επιχειρησιακές ενισχυτές ακριβείας και οι αναφορές τάσης είναι επίσης σημαντικές. Ο έλεγχος κινητήρα και κίνησης απαιτεί πάντα ακριβή ανίχνευση ρεύματος και τάσης, ειδικά όταν χρησιμοποιείται ο έλεγχος χωρίς αισθητήρα. Οι κοινές λύσεις είναι ανίχνευση χαμηλής πλευράς του βραχίονα γέφυρας και μετατροπέας χρησιμοποιώντας απομονωμένους/μη απομονωμένους ενισχυτές και οδηγούς με ενσωματωμένη ανίχνευση ρεύματος χαμηλής πλευράς.
Επεξεργασία
Η εκτέλεση προφίλ ελέγχου κίνησης και αλγόριθμοι στα συστήματα ελέγχου κίνησης ακριβείας απαιτεί MCU με υψηλή υπολογιστική ισχύ, τα οποία είναι συνήθως 32- μήκη λέξεων bit με εγγενή 64- bit floating point support για την παροχή της απαραίτητης ακρίβειας και ακρίβειας . Πολλά MCU έχουν πεντάλ φυσικού αερίου, καθώς οι αλγόριθμοι βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε τριγωνομετρικά, λογαριθμικά και εκθετικά μαθηματικά.
Δεδομένου του αριθμού των αξόνων κίνησης υπό έλεγχο ή του αριθμού των βρόχων ελέγχου, οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν συχνά μια αρχιτεκτονική πολλαπλών κεντρικών επεξεργαστών (CPU) ή παράλληλα πεντάλ αερίου που μοιάζουν με CPU. Πολλαπλές CPU μπορούν επίσης να ληφθούν υπόψη για πρόσθετες εργασίες εποπτείας και επικοινωνίας.
Ως εφαρμογή ελέγχου σε πραγματικό χρόνο, η συνολική καθυστέρηση ολόκληρης της αλυσίδας σήματος (δηλαδή, ο χρόνος από τη συλλογή των μετρήσεων ρεύματος, τάσης, θέσης και ταχύτητας στην ενημέρωση των εξόδων ελέγχου) έχει άμεση επίδραση στην απόδοση ελέγχου , και επομένως με την ακρίβεια. Ορισμένες MCUs έχουν συγκριτές αναλογικών ουσιών που μπορούν να δημιουργήσουν άμεσα δράσεις ελέγχου, μειώνοντας σημαντικά την καθυστέρηση και το φορτίο CPU. Η γρήγορη απόκριση διακοπής και η εξοικονόμηση και η αποκατάσταση πεδίων είναι επίσης σημαντικές.
Η υψηλή ισχύς επεξεργασίας δεν είναι αρκετή. Ο έλεγχος κίνησης MCUS πρέπει επίσης να έχει περιφερειακά ελέγχου γενικού σκοπού, όπως 12- και 16- bit αναλογικοί μετατροπείς, διασυνδέσεις QEP, άκρη υψηλής ανάλυσης και σύλληψη παλμών και διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM (PWM (PWM ) εξόδους. Απαιτείται επίσης η δυνατότητα εφαρμογής προσαρμοσμένης λογικής και χρονισμού.
Για να βοηθήσουν τους σχεδιαστές να σηκωθούν και να λειτουργήσουν και να συντονίσουν τα σχέδιά τους ταχύτερα, οι προμηθευτές οδηγών MCU και οδηγού κινητήρα προσφέρουν αλγόριθμους ελέγχου κινητήρα και κίνησης, συμπεριλαμβανομένων των αλγορίθμων πυρήνα, όπως οι παρατηρητές και οι βιβλιοθήκες λογισμικού χωρίς αισθητήρα, καθώς και ο πλήρης κωδικός ελέγχου με τη διαμόρφωση του GUI.
MCUS για βιομηχανικές κινήσεις
Οδηγοί
Οι συσκευές ισχύος και οι οδηγοί υποχρεούνται να παρέχουν την επιθυμητή δράση ελέγχου, συνήθως με τη μορφή PWM, όπου ο κύκλος λειτουργίας αντιπροσωπεύει τη δράση. Ο ακριβής έλεγχος των παλμών PWM είναι σημαντικός, πράγμα που σημαίνει ότι ο οδηγός πρέπει να παρέχει την απαραίτητη ένταση κίνησης με τη μικρότερη δυνατή απόκλιση χρονισμού. Η συσκευή ισχύος πρέπει να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιήσει τον ακριβώς χρόνο. Αυτοί οι οδηγοί είναι άμεσα διαθέσιμοι σήμερα, με πρόσθετα χαρακτηριστικά όπως υπερένταση και θερμική προστασία. Οι νέες συσκευές ισχύος Bandgap εξασφαλίζουν γρήγορη και ακριβή χρονική περίοδο και χρονισμό. Οι ταχύτητες γρήγορης μεταγωγής και οι χαμηλές απώλειες μεταγωγής ευρείων συσκευών Bandgap επιτρέπουν επίσης τους γρήγορους βρόχους ελέγχου για βελτιωμένη σταθερότητα και απόδοση.
Εκτός από την ακρίβεια, πολλές εφαρμογές απαιτούν σχέδια ελέγχου κινητήρα που είναι αρκετά συμπαγή ώστε να χρησιμοποιούν τους οδηγούς με ενσωματωμένες μονάδες ανίχνευσης ρεύματος και τροφοδοσίας.
Σύναψη
Ο έλεγχος κίνησης ακριβείας είναι κρίσιμος για τις βιομηχανικές κινήσεις. Οι τεχνικές λύσεις αντιμετωπίζουν και τα τρία υποσυστήματα στα οποία βασίζονται σε σχέδια ελέγχου σε πραγματικό χρόνο, ανίχνευση, επεξεργασία και ενεργοποίηση και έχουν σχεδιαστεί για να επιτρέπουν τον έλεγχο της κίνησης ακριβείας.