二十一、運(yùn)動(dòng)控制　　運(yùn)動(dòng)控制是近些年的熱門，精密定位、恒速控制、恒力矩控制等在各種裝備中的應(yīng)用越來越廣泛，這對于控制器的要求也越來越越高。 　　對于運(yùn)動(dòng)控制，大家比較常用的包括步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，除此之外伺服閥、數(shù)字液壓等都屬于同一類的控制方式。在這些運(yùn)控系統(tǒng)中，我們又根據(jù)控制對象的不同分為位置控制、速度控制、力矩控制三大類。其中步進(jìn)電機(jī)只能應(yīng)用于位置控制，而伺服則可以應(yīng)用于這三類中的任一種控制方式?！　≡谶\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中我們一般可以使用專用的運(yùn)動(dòng)控制器或者PLC來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，一般來說專用的運(yùn)動(dòng)控制器如數(shù)控系統(tǒng)等會(huì)更為專業(yè)功能更強(qiáng)，對于插補(bǔ)、G指令的支持會(huì)更好?！　”确秸f高檔的數(shù)控系統(tǒng)可能會(huì)支持以下的功能：用戶用CAD畫完圖后轉(zhuǎn)換成G代碼下載給控制器，控制器就可以執(zhí)行對應(yīng)的G代碼完成整個(gè)控制過程。　　而PLC相對而言是一個(gè)更為通用的控制平臺，一般通過功能塊來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，V80增強(qiáng)系列(/S)對于兩軸的位置控制有很強(qiáng)的支撐，可以滿足絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制要求的環(huán)境，V80的速度控制和力矩控制一般使用E6MAD擴(kuò)展模塊來實(shí)現(xiàn)，在這里我們提到的運(yùn)動(dòng)控制是CPU模塊本身的位置控制功能?！　?1.1、位置控制基礎(chǔ)　　在裝備控制中有相當(dāng)多的場合需要用到位置定位控制，如各種機(jī)床、收卷排線、紙張電纜管材的定長裁剪、包裝、印刷等。位置控制的實(shí)現(xiàn)，通常是通過步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)來達(dá)到的，下面我們統(tǒng)一以步進(jìn)電機(jī)來描述?！　〔竭M(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單?！　LC正是利用步進(jìn)電機(jī)的這種特性來實(shí)現(xiàn)位置控制功能的，PLC與步進(jìn)電機(jī)之間的接口為脈沖接口，我們稱之為PTO?！　∶}沖與位置的關(guān)系：　　比方說我們需要步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)90度，而步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.3度的，那么我們的脈沖輸出個(gè)數(shù)就應(yīng)該為300個(gè)，當(dāng)300個(gè)脈沖輸出完畢后電機(jī)正好旋轉(zhuǎn)90度停止?！　〔竭M(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和加減速： 　　實(shí)際的應(yīng)用中我們需要考慮到步進(jìn)電機(jī)在帶載的情況下無法高速啟動(dòng)，所以需要步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)使用較低的脈沖頻率，然后逐步提升速度，否則會(huì)有失步和過沖的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)一般的步進(jìn)電機(jī)使用場合都是開環(huán)的，一旦出現(xiàn)了失步和過沖則是不可恢復(fù)的誤差。(伺服電機(jī)這種情況要好一些但在負(fù)載太大的情況下仍然會(huì)有啟動(dòng)不了的現(xiàn)象)　　為了防止出現(xiàn)失步和過沖的情況，我們通常會(huì)讓步進(jìn)電機(jī)在低速啟動(dòng)后再逐步提升速度，在加速過程中，最好的是S型加速，S型加速的加速度是線性的，這對于機(jī)械和電機(jī)來說是最吻合其特性的。在實(shí)際的應(yīng)用中，大多數(shù)是采用的線性加減速，這對于大多數(shù)的應(yīng)用來說也是足夠了的。
　　步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)：　　運(yùn)控系統(tǒng)中的正反轉(zhuǎn)是很常用的方式，由于步進(jìn)電機(jī)沒有帶反饋裝置，所以步進(jìn)電機(jī)不適合高速的正反轉(zhuǎn)，一般而言，在空載的情況下行程在100個(gè)脈沖往反轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)頻率只能達(dá)到10次/秒以下(大多數(shù)的在5次/秒以下)，伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)頻率可以達(dá)到50次/秒以下(剛性要調(diào)得比較高)。不同廠商的電機(jī)不同，主要與慣量的大小有關(guān)系?！　≌崔D(zhuǎn)時(shí)，需要很好的加減速控制的支持，否則會(huì)出現(xiàn)失步和過沖的情況，伺服系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)還沒到位就開始反轉(zhuǎn)的情況?！　≡趯?shí)際的應(yīng)用之中我們還常用接近開關(guān)、光電開關(guān)、編碼器、光柵尺來與步進(jìn)電機(jī)配合完成位置控制。這些方法中可以分為兩大類一類是開關(guān)型定位，一類是坐標(biāo)定位?！　￠_關(guān)型定位：　　包括接近開關(guān)、光電開關(guān)、接觸開關(guān)等，這些開關(guān)最常用的是安置在原點(diǎn)，用來標(biāo)零和消除累積誤差。這些系統(tǒng)在上電后一般都有找原點(diǎn)的動(dòng)作過程，通常都是上電后向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)找到原點(diǎn)后標(biāo)定原點(diǎn)坐標(biāo)，然后開始正常工作。　　坐標(biāo)定位：　　這一類的控制采用編碼器、光柵尺、電子尺(模擬電壓接口)之類的，其中又分為絕對編和相對編碼兩類，顧名思義絕對編碼的輸出信號是絕對坐標(biāo)，通常是并行的總線，而相對編碼的輸出信號只是串行的脈沖信號，因?yàn)榻^對編碼器比較貴，所以大多數(shù)的現(xiàn)場都使用相對編碼。 　　相對編碼的信號有AB相、方向脈沖、上下脈沖三大類
　　AB相又分為*1、*2、*4三種細(xì)分方式，*1，表示AB相各來一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)值加或減1，*2表示AB相的任一上升沿加或減1，*4表示AB相的任一脈沖的上升沿或者下降沿均加或減1。V80的AB相脈沖計(jì)數(shù)方式只支持*4的細(xì)分方式?！　〈蠖鄶?shù)的編碼器均是AB相的信號，或者是ABZ信號，ABZ信號相對于AB相信號多了一個(gè)Z信號線，用來標(biāo)示編碼器的零點(diǎn)，編碼器每轉(zhuǎn)一圈出一個(gè)脈沖?！　‰娮映撸骸　‰娮映叨嘤迷诟鞣N距離計(jì)量的裝備上面，比方說注塑機(jī)的射膠電子尺、合模電子尺等。電子尺可采用脈沖接口或者模擬量接口(電位器)，PLC需要通過模擬量輸入模塊來采樣，但是大多數(shù)PLC的模擬量輸入模塊的響應(yīng)速度太慢無法滿足現(xiàn)場的要求(通常的采樣周期在100mS左右)。V80的高速模擬量擴(kuò)展模塊E6MAD可以達(dá)到mS的采樣周期，所以可以用來實(shí)現(xiàn)高速的模擬量電子尺接口?！　』旧洗蠖鄶?shù)運(yùn)動(dòng)控制都可以由上面的功能組合而成，對這些概念有一個(gè)基本的認(rèn)識是正確使用運(yùn)動(dòng)控制功能的前提。