2023年11月10日

基于PLC的运动控制系统简述

作者 admin

基于PLC的运动控制系统简述/

[摘要] 近年来,随着运动控制系统的普及和应用,用户对其性能提出了越来越高的要求。 借助数字化、网络化技术,各种新技术,特别是PLC的应用,也使运动控制得到了很大的提高。 系统性能化、高频化、通信化和网络化已成为未来的发展方向。 本文通过研究控制系统的起源、组成、分类和应用,简要介绍了基于PLC的控制系统。

[关键词]PLC 运动控制 自动化

CLC 分类号:U316 文档识别码:A 文章编号:1009-914X (2017) 14-0035-01

运动控制起源于早期的伺服系统。 “伺服”一词最早出现在1873年法国工程师Jean Joseph Leon Farcot所著的一本书(Le Ser—Motor on Moteur Asservi)中。早期的运动控制技术主要是随着数控技术(CNC)、机器人(Roboties)的发展而发展起来的和工厂自动化技术。 最初的运动控制器实际上是可以独立运行的专用控制器。 然而,如果没有特定的工艺要求,此类控制器通常无法跨行业应用。

1.运动控制的基本概念

运动控制(MC)是自动化的一个分支。 它通过电压、电流、频率等输入实时控制照明,并对机械运动部件的位置和速度(扭矩、速度、位移)进行实时控制和管理。 其一是按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。 它使用统称为伺服系统、执行器或电机的设备来控制机器和速度。

运动控制技术是在以数字信号处理器(DSP)和大规模可编程逻辑器件(FPGA)为代表的高性能高速微处理器的基础上发展起来的。 它是广义上的数控装置。 早期的运动控制技术主要是随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展起来的。

2、运动控制系统的组成及分类

2.1 运动控制系统的组成

1) 运动控制器的反馈回路,用于生成轨迹点(所需输出)和闭合位置。 许多控制器还可以在内部关闭速度环。

2)驱动器或放大器,用于将运动控制器的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换成更高的功率流或电压信号。 更先进的智能驱动器可以自行关闭位置环和速度环,以获得更精确的控制。

3)用于输出运动的执行器,例如液压泵、气缸、线性执行器或电机。

4)采用光电编码器、旋转变压器或霍尔效应器件等反馈传感器将执行器的位置反馈给位置控制器,实现位置控制回路的闭合。

5)众多的机械部件用于将执行器的运动形式转换为所需的运动形式,包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。

2.2 运动控制系统功能分类

(1)点运动控制

这种运动控制的特点是只需要终点位置,与运动的中间过程即运动轨迹无关。 相应的运动控制器要求定位速度快,在运动的加减速段采用不同的加减速控制策略。

(2)连续轨迹运动控制

又称轮廓控制,主要应用于传统数控系统和切削系统的运动轮廓控制。 相应的运动控制器需要解决的问题是如何让系统告诉运动,既保证系统加工的轮廓精度,又保证刀具沿轮廓运动时切线速度恒定。

(3)同步轨迹运动控制

是指多轴之间运动的协调控制。 可以是运动过程中多个轴的同步,也可以是整个运动过程中的局部速度同步。 主要用于需要电子变速箱和电子凸能的系统。 掌控之中。 从动轴的位置机械地跟随驱动轴的位置。

3、PLC在控制系统中的应用

现代社会要求制造业能够快速响应市场需求,生产小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品。 为了满足这一要求,声场设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的性能。 凭借高可靠性和灵活性,可编程控制器(PLC)的出现正式满足了这一要求。

3.1 PLC概述

数字操作电子系统的可编程控制系统主要用于控制机械的生产过程。 它是一个数字操作点系统,专为工业环境中的应用而设计。 它使用一种可编程存储器在内部存储程序并执行面向用户的指令,例如逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算。 它通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械。 通过生产过程。

3.2 PLC的五大控制功能

1、顺序控制(开关控制)

其目的是根据开关当前和历史输入情况,生成所需的开关量输出,使系统能够按一定的顺序工作。 控制程序设计方法基本上有两类:一是采用逻辑处理方法,采用组合或顺序逻辑综合来变换输入和输出;二是采用逻辑处理方法。 另一种是根据不同的要求,利用工程方法设计并输出控制命令。 逻辑处理方法比较严格,可以设计简洁高效的程序,但掌握难度较大,需要相应的逻辑设计知识。 工程设计可以采用分散式、集中式或混合算法来实现控制。

2.过程控制(模拟量控制)

PLC过程控制的目的是根据相关模拟量的输入状态,产生所需的模拟量输出,使系统按要求工作。 过程控制有多种类型。 主要有两大类:闭环和开环。

闭环控制:传感器监测调整值并将其传输至A/D模块。 后者使其离散化和数字化。 PLC程序然后引用所需的值,对其进行处理,然后通过D/A模块和执行器作用于受控对象。 其目的是使调节量按要求变化。 闭环控制无需检测和处理各种扰动即可达到控制的目的。 这是它最大的优点。

开环控制:传感器监测扰动量,PLC程序根据扰动量与调节量的关系产生控制量,然后通过触摸模块和执行器作用于被控对象。 目的是当干扰量作用于系统时,该控制量也作用于系统,以克服干扰对系统的不利影响。 如果能够明确干扰对系统的影响,系统误差就可以为零。 然而,系统中往往存在很多干扰因素,而且很难弄清楚。 这就是为什么它没有被太多使用。

3.运动控制(脉冲量控制)

主要是指对工作物体的位置、速度和加速度的控制。 可以是单个坐标,控制物体的直线运动; 也可以是多坐标的,控制物体的平面、三维、甚至角度变换运动。 有时,可以控制多个对象,并且可能需要协调这些对象的运动。

每台机器都必须运动,因此运动控制对于任何机器都是必不可少的。 可以使用开关值来处理简单的运动。 脉冲量也是一个开关量,但其值始终在0(低电平)和1(高电平)之间交替。 脉冲量可以对应于物体的位移和脉冲的数量。 如果每个脉冲控制的位移很小,那么控制的运动精度就会很高。

4.信息控制

又称数据处理,是指数据的采集、存储、检索、转换、传输和表格处理。 ? 随着技术的发展,PLC不仅可以作为系统的工作控制,还可以作为系统的信息控制。 ? 用于信息控制的PLC有两种类型:专用型和两用型。

专用型:PLC仅用于采集、处理、存储和传输数据。 同时,当计算机与之通讯时,还可以将其发送到计算机进行进一步处理、存储、报表打印和显示。

组合使用:PLC控制的同时,还可实现信息控制。

总结

随着工业4.0的到来,智能制造和智能控制已成为热门科学领域。 运动控制也是自动化的一个分支。 运动控制系统是当今工业发展中不可或缺的因素,也是推动工业生产发展的动力。 它涉及数控技术、机器人技术、工厂自动化等技术,是一门全方位、多元发展的学科。 运动控制系统自产生以来已经发展了100多年。 在此期间,经历了不断的技术创新。 PLC的出现,开启了运动控制领域的新篇章。 此后,各种新技术不断涌现,促使运动控制快速发展。

参考

[1]徐丽芳. 工业自动化系统与技术。 哈尔滨工程大学出版社. 2014年。

[2] 廖长初. S7-200 PLC 编程与应用。 机械工业出版社. 2014年。