如何实现伺服电机上位控制?

工控资料窝 发表于 2018-05-28 17:11:49 收藏 已收藏
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如何实现伺服电机上位控制?

工控资料窝 发表于 2018-05-28 17:11:49

工控行业所说的伺服,一般是交流伺服系统的简称,在工程现场,我们所指的伺服是指伺服驱动器。但是,伺服驱动器,伺服电机是不可分割的一套系统,联系它们的是编码器线缆和我动力线缆。通常,伺服驱动器接受控制器的控制指令,然后通过动力线缆驱动伺服电机,而伺服电机的实时位置,通过编码器线缆反馈至伺服驱动器,形成闭环控制。很显然,这种模式下,伺服驱动器仅仅上充当了放大器的角色,这是绝大部分伺服的工作模式,比如安川,富士,松下,三菱,台达等等。

还有部分伺服驱动器内置控制器功能,可以在驱动器内部进行编程,实现运动控制,能实现电子凸轮,相位同步等等高级运动控制功能。主要以伦茨伺服为代表,另外丹佛斯,CT等等变频器安装运动控制卡件,也能实现此功能。

很显然,本文讨论的伺服电机上位控制,主要是第一种模式,也就是伺服驱动器工作在放大器模式下,此时,充当上位机的就是PLC,运动控制器以及数控系统。如果把伺服驱动器比喻成发动机,那么上位机就是一套高级的无人驾驶系统。无论采用哪种上位机,上位机和伺服驱动器一般采用脉冲和通讯两种方式。

1脉冲方式

上位机通过发送脉冲到伺服驱动器,来实现控制。在这种方式下,用脉冲频率来控制速度,用脉冲个数来控制位置。同样,伺服驱动器也会发送脉冲数,来告诉上位机,伺服电机的位置和速度。

比如,我们约定伺服电机10000个脉冲旋转一圈,那么,当上位机发送10000个脉冲,伺服电机旋转一圈,实现位置控制。如果上位机在一分钟内发完这10000个脉冲,那么伺服电机的速度就是1r/min,如果实在一秒钟内发完,那么伺服电机的速度就是1r/s,也就是60r/min。

低端PLC,数控系统,以及各种单片机系统一般都是采用这种模式,简单易行,成本低廉。很显然,当伺服轴数增加,这种控制方式的缺点就会显现出来,上位机硬件成本会增加,配线会很复杂,而且现场EMC不好的话,脉冲极易丢失。所以,这种模式一般是在四轴一下,所以,大部分PLC的脉冲控制轴数都在两轴或是三轴,极少部分PLC可以实现四轴。

2通讯方式

通讯方式就是专门为解决脉冲方式的不足而产生的,已经成为一种发展趋势,他把脉冲数和脉冲频率通过通讯的方式,发送给伺服驱动器,这种方式不但可以传递伺服电机的位置信息,还能传递各种状态信息,比如伺服电机的电流,扭矩以及伺服驱动器的故障代码等等,很显然,当轴数多的时候,这种方式的优势不言而喻。

由于运动控制的特殊性,所以不同的厂家都推出自己的运动控制总线,既有开放的,也有封闭的,比如CANopen,以及在此基础上开发的CANmotion和CANlink,MECHATROLINK-II,CCLink等等。随着工业以太网技术的发展,基于以太网的运动控制总线也应运而生,比如EtherCAT,ProfinetNet,MECHATROLINK-III等等。还有基于光纤的SERCOS,SSCNETⅢ/H等等。

虽然通讯的形式繁多,但他们解决的一般都是实时性问题,因为对于运动控制来说,实时性是非常重要的。从应用开发的角度来说,脉冲和通讯是没有区别的,只是信号传递的形式发生了变化。

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