(2)按结构进行分类
使用PC标准总线的运动控制器,这种控制器是采用计算机及其操作系统,在其上安装由用户开发的运动控制软件程序,并结合相应的总线板卡实现高速数据处理能力及通讯能力。总线形式分为很多种,如ISA、PCI、VME等,通讯方式也由最初的RS232、485等逐渐演变发展包含了以太网、ModBUS总线、USB接口通讯等多种方式。在计算机上安装的外部I/O采集板卡以及传感器采样板卡不但实现了外部传感器信号的采样,同时也具备了模拟量向数字量之间的模数转化功能。基于计算机的运动控制还同时具备了多种软件函数库的选择,例如C语言运动函数库、Windows DLL动态链接库等,在各种运动控制需求之下,用户可通过DOS或其他操作系统平台自行开发应用软件,以此来实现运动系统的控制。
基于计算机开发的运动控制器制造商在全世界有成千上百家,如著名的如美国Deltatau公司生产的PMAC多轴运动控制器,它采用摩托罗拉公司生产的处理器DSP5600X作为主控CPU,最多能够实现8轴运动控制。美国国家仪器公司NI集团生产的各种运动板卡也是其中之一。英国的阿沃德公司的TRIO运动控制卡以及我国固高科技生产的GT系列运动控制器系列产品在行业内都算比较优秀。
另一种运动控制器也是市场上的主流控制,一般采用数字信号处理器DSP系统作为控制CPU,进行嵌入式设计而成,它能实现复杂的控制算法,能够进行网络通讯和只能化的控制。这类控制器一般在市场为一系列产品推出,其功率器件采用了智能功率模块化设计,拥有欠压保护、过流保护等各项功能。另外,这种控制器还集成了控制软件,用户只需要通过简单的组态和相关设置,就可以实现对复杂工业系统进行运动控制的需求。典型的产品有西门子公司近年来推出的SINAMICS S120系列伺服/交流驱动器、SIMOTION运动控制器等等,结合西门子伺服电机以及交流电机,如下图1-2所示,能够轻松的实现各类运动系统的硬件配置。之后还有瑞典的ABB公司、英国欧陆公司等世界主要电气系统控制元件生产企业都有类似的相关产品。随着计算机控制技术的逐步发展,基于嵌入式数字信号处理器作为核心的伺服驱动装置及运动控制器,其性能和价格都具有相当大的优势,也逐步成为工业控制领域的主流。
西门子S120系列运动控制系统的典型应用
1.3 基于PLC的运动控制系统
基于PLC的控制系统在性能与功能上都有着相当大的优势。可编程逻辑控制器简称PLC(Programmable logic Controller),和外部设备作为一个整体,结合各类电子元件,使整个系统的设计扩展性得到增强。
目前,PLC在国内外已广泛应用于冶金、石油、电力、建材、机械制造、汽车等各方面领域,在运动控制领域,利用PLC作为控制器,结合驱动控制器实现工业控制系统的集中自动化控制优势相当明显,因此,研究运动控制系统的设计与方案的集成,也同样需具备一定的PLC编程能力。
PLC的应用领域按照使用用途大致分类如下:
(1)基于开关量的基本逻辑控制
这方面的应用是PLC最为基础的应用,开关量的输入与输出可以极其方便的进行组合扩展,内部逻辑指令丰富,已经能够取代传统继电器逻辑电路控制系统,既能够控制单台设备,也能通过多机联控模式控制中等规模的自动化生产流水线。
(2)连续模拟量控制
使用PLC自带的模拟量通道采集和输出系统能实现对工业生产过程中的连续变化模拟量如温度、压力、速度等进行采集和控制。
(3)工业过程控制