驱动器在运动控制系统中的应用研究

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1、交流伺服驱动器在运动控制系统中的应用研究姜文喜(西安微电机研究所，西安7100r77)摘要：介绍传统交流伺服驱动器的工控机和PLc的控制方式及主流现场总线和交流伺服运动控制系统的构成。分析了采用各种运动控制系统的特点及在具体运动控制系统中的适用性；介绍了交流伺服运动控制系统的构成方案和典型应用。关键词：运动控制；交流伺服系统；现场总线；工控机；PLCR鹤唿rchOnACServoDriv仃AppH∞60nhM060nControlSystemJLANGWen一】【i(Xi’粕Micro．motorResearchInstitute，Xi’舳710077，

2、China)Abs咖ct：Thi8paperint州ucedControlmethodofThditionalACse“o出veintlleIPc锄dPLC，Mostusedfieldbus鲫dSystemcomponent8ofACse九roMotionContml．Analy8i8oftlleMotionC佣咖lSystemu《ngaVdetyoffeaturesandmotioncontrolsysteminspecificapplicabili哆。Describescompo-nentsandthet)甲icalapplicationoftheA

3、Cservomotioncontrolsystem．KeyWor凼：Motioncontrol；ACsen，osystem；Fieldbus；IPC；PLC传统交流伺服运动控制系统交流伺服驱动器目前已经数字化，可以支持脉冲与模拟量两种输入方式。控制模式分为速度、转矩和位置三种。模拟量输入用于速度和转矩模式，脉冲输入方式用于位置模式。控制器可用O一±10V的模拟量电压输出和编码器反馈形成全闭环控制。指令脉冲分为三种方式：正交脉冲、正反转两路脉冲和指令脉冲加指令方向。当前大多数控制系统采用指令脉冲方式控制。传统的交流伺服运动控制系统采用集中式的控制方式，即一

4、台运动控制器控制几台交流伺服驱动器。在运动控制系统中，控制器主要有四种：单片机系统、运动控制专用PLC系统、专用数控系统和PC+运动控制卡¨J。此外还有PC+L／O板卡以及用微机串口等简易方式实现运动控制器的功能Ho。无论采用哪种运动控制器，其输出信号必须与伺服驱动器的输入信号相匹配。单片机系统虽然成本较低，但由于其产生脉冲频率不高，控制精度受限，只能用于功能相对简单的运动控制系统。一154一1．1集中式运动控制系统集中式运动控制系统一般的构成方式为上位控制机控制几台运动控制器，再由运动控制器控制几台伺服驱动器，其构成如图1。上位控制机通过控制总线发送运

5、动指令给运动控制器。运动控制器的功能可以合并到上位控制机中，如具有运动控制功能的PLC。运动控制器包括基于Pc运动控制卡、可独立运行控制器和PLc运动控制模块。⋯制机F电机1电扎L一运动控制嚣n}刊!竖竺兰兰：：!H皇坐：!Iu1．!．；L

6、伺服驱动器。+。卜_r西i石；习L．．．．．．．．．．．．．．一o-——-----IJ图1集中式运动控制系统构成结构图在PLc基础上发展起来一种新型可编程序控制器PCc，具有运动控制接口模块，可控制伺服驱动器实现高精度运行。1．2运动控制专用PLC系统目前，具有运动控制功能的小型PLC性能越兰磊动一一动驱

7、．．．一驱

8、竺赢微特电机技术创新与发展论坛论文集来越高，被越来越多地低端运动控制系统所采用。西门子的最新产品SIMA，11ICPLCS7—1200控制器集成了两个100kHz的高速脉冲输出，用于控制伺服驱动器的速度和位置；日本三菱公司的Fx，U、Fx3uc内置独立3轴100kHz脉冲输出，实现简易定位；台湾永宏的FB。系列NC型PLC具有4轴高速定位控制，最高输出频率达920kHz。另外，许多公司生产PLC产品都有可选配的定位控制模块。由于PLC受每步扫描时间的限制，执行复杂轨迹不太容易实现，虽然有插补功能，但由于其本身的脉冲输出频率有限，对伺服电机的高速、高精度、

9、多轴联动和高速插补等动作实现起来仍然较为困难。因此，运动控制专用PLC系统主要适用于运动过程相对简单、运动轨迹固定的设备。1．3PC+运动控制卡PC主要是工业PC(具有PCI总线插槽)。运动控制卡能够脱离PC独立运行的称为运动控制器。运动控制卡采用PC的标准总线有PCI、磁岔32及uSB等。输出脉冲方式控制驱动器，输出模拟量和位置反馈的方式控制位置。基于Pc的伺服运动控制系统是一种开放式结构，可以充分利用Pc机的资源和第三方软件完成用户应用程序的开发，将生成的应用程序指令通过Pc的并行总线传给运动控制卡，由运动控制卡根据上位PC机的应用程序指令控制伺服驱

10、动器实现实时运动规划。采用运动控制卡，能够实时完成及其复杂的运动轨迹。就总体而言