Apabila menunggang di lif, anda pasti ingin mendapatkan dari satu lantai ke yang lain dengan lancar dan selamat. Dalam pemacu lif, kawalan gerakan yang canggih membolehkan lif berhenti di kedudukan yang ditentukan dan merosot dengan lancar sehingga ia berhenti sepenuhnya. Kekurangan kawalan gerakan yang canggih boleh menyebabkan lif tersilap berhenti di antara lantai, yang boleh membuat penunggang lif berasa pening dan tidak selesa atau tidak selamat.
Robot, mesin kawalan berangka komputer (CNC), dan peralatan automasi kilang semuanya memerlukan kawalan kedudukan yang tepat melalui pemacu servo, dan dalam banyak kes, kawalan kelajuan yang tepat untuk mengeluarkan produk dengan betul dan mengekalkan aliran kerja.
Banyak aspek pemacu perindustrian adalah penting dalam mencapai kawalan gerakan ketepatan, yang melibatkan tiga subsistem asas dalam reka bentuk kawalan masa nyata, iaitu penginderaan, pemprosesan, dan memandu. Makalah ini akan membincangkan contoh -contoh teknologi yang menyokong setiap subsistem.
Penderiaan
Kawalan gerakan ketepatan tidak dapat direalisasikan tanpa kedudukan ketepatan dan penderiaan halaju. Penginderaan boleh termasuk kedudukan sudut aci motor dan penderiaan halaju atau kedudukan linear tali pinggang dan penginderaan halaju. Pereka sering menggunakan pengekod optik tambahan dengan beratus -ratus hingga seribu slot per revolusi untuk merasakan kedudukan dan halaju. Pengekod ini biasanya disambungkan ke mikrokontroler (MCU) melalui pulsa dikodkan kuadratur (QEP) dan oleh itu memerlukan keupayaan antara muka QEP.
Sebaliknya, encoder mutlak, jauh lebih tepat, biasanya mempunyai lebih banyak slot setiap revolusi, dan ketepatan dipasang untuk memberikan kedudukan sudut mutlak. Kedudukan yang dirasakan ditukar kepada perwakilan digital dan dikodkan mengikut protokol standard. Contoh-contoh protokol sedemikian adalah T-format Tamagawa dan IC-Haus GmbH's Serial Serial Synchronization (BISS) C. Sebelum ini, anda juga memerlukan array gerbang yang boleh diprogramkan medan (FPGA) untuk bersambung dengan encoder sedemikian, tetapi lebih banyak MCU kini mempunyai keupayaan ini (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1 di bawah). Kerana protokol T-format dan BISS C sering berbeza daripada yang disokong oleh pelabuhan komunikasi popular atau antara muka seperti antara muka periferal bersiri (SPI), pemancar penerima asynchronous sejagat (UART), atau rangkaian kawasan pengawal (CAN), yang biasa Kebanyakan MCU, mereka sering memerlukan blok logik yang disesuaikan atau unit pemprosesan proprietari.
Pengekod mutlak juga boleh didasarkan pada litar seperti elektromagnet atau resolver, yang memerlukan pengukuran tepat isyarat elektrik sinusoidal. Oleh itu, penguat operasi ketepatan dan rujukan voltan juga penting. Kawalan motor dan gerakan sentiasa memerlukan pengesanan semasa dan voltan motor yang tepat, terutamanya apabila kawalan tanpa sensor digunakan. Penyelesaian biasa adalah pengesanan bahagian rendah dan penyongsang jambatan inverter menggunakan penguat dan pemacu yang terisolasi/tidak terpencil dengan pengesanan arus rendah bersepadu.
Pemprosesan
Pelaksanaan profil kawalan gerakan dan algoritma dalam sistem kawalan gerakan ketepatan memerlukan MCU dengan kuasa pengiraan yang tinggi, yang biasanya 32- bit panjang perkataan dengan sokongan titik terapung 64- bit untuk memberikan ketepatan dan ketepatan yang diperlukan untuk memberikan ketepatan dan ketepatan yang diperlukan untuk memberikan ketepatan dan ketepatan yang diperlukan untuk memberikan ketepatan dan ketepatan yang diperlukan untuk memberikan ketepatan dan ketepatan yang diperlukan untuk memberikan ketepatan dan ketepatan yang diperlukan . Ramai MCU mempunyai pedal gas perkakasan kerana algoritma bergantung pada matematik trigonometri, logaritma dan eksponen.
Memandangkan bilangan paksi gerakan di bawah kawalan atau bilangan gelung kawalan, pereka sering menggunakan seni bina pemproses pelbagai (CPU) atau pedal gas selari seperti CPU. Pelbagai CPU juga boleh dipertimbangkan untuk tugas pengawasan dan komunikasi tambahan.
Sebagai aplikasi kawalan masa nyata, jumlah latensi keseluruhan rantaian isyarat (iaitu, masa dari pengumpulan arus, voltan, kedudukan, dan pengukuran halaju ke kemas kini output kawalan) mempunyai kesan langsung ke atas prestasi kawalan , dan oleh itu pada ketepatannya. Sesetengah MCU mempunyai pembanding analog pada cip yang boleh menghasilkan tindakan kawalan secara langsung, dengan ketara mengurangkan latensi dan beban CPU. Respon gangguan cepat dan penjimatan dan pemulihan medan juga penting.
Kuasa pemprosesan yang tinggi tidak mencukupi. MCU kawalan gerakan juga mesti mempunyai peralatan kawalan umum seperti 12- dan 16- bit penukar analog-ke-digital, antara muka QEP, kelebihan resolusi tinggi dan penangkapan nadi, dan modulasi lebar denyut (PWM (PWM (PWM ) output. Keupayaan untuk melaksanakan logik dan masa tersuai juga diperlukan.
Untuk membantu pereka bangun dan menjalankan dan menyesuaikan reka bentuk mereka dengan lebih cepat, pembekal pemandu MCU dan motor menawarkan algoritma kawalan motor dan gerakan, termasuk algoritma teras seperti pemerhati tanpa sensor dan perpustakaan perisian, serta kod kawalan lengkap dengan konfigurasi GUI.
MCU untuk pemacu perindustrian
Pemandu
Peranti kuasa dan pemandu dikehendaki menyediakan tindakan kawalan yang dikehendaki, biasanya dalam bentuk PWM, di mana kitaran tugas mewakili tindakan. Kawalan yang tepat terhadap denyutan PWM adalah penting, yang bermaksud bahawa pemandu mesti memberikan intensiti pemacu yang diperlukan dengan sisihan masa yang paling kecil; Peranti kuasa mesti menghidupkan dan mematikan tepat pada masa yang dimaksudkan. Pemandu sedemikian sedia ada hari ini, dengan ciri -ciri tambahan seperti perlindungan overcurrent dan terma. Peranti kuasa bandgap lebar baru memastikan masa pusingan dan pemusnahan yang cepat dan tepat. Kelajuan penukaran cepat dan kehilangan beralih rendah peranti bandgap yang luas juga membolehkan gelung kawalan cepat untuk kestabilan dan prestasi yang lebih baik.
Sebagai tambahan kepada ketepatan, banyak aplikasi memerlukan reka bentuk kawalan motor yang cukup padat untuk menggunakan pemandu dengan modul penderiaan dan bekalan kuasa bersepadu.
Kesimpulan
Kawalan gerakan ketepatan adalah penting untuk pemacu perindustrian. Penyelesaian Teknikal menangani ketiga-tiga subsistem yang mendasari reka bentuk kawalan, penderiaan, pemprosesan, dan penggantian masa nyata, dan direka untuk membolehkan kawalan gerakan ketepatan.