При езде в лифте вы определенно хотите добраться с одного этажа к другому плавно и безопасно. В приводе лифта сложное управление движением позволяет лифту останавливаться в указанном положении и плавно замедляться, пока он не достигнет полной остановки. Отсутствие сложного управления движением может привести к тому, что лифт ошибочно останавливается между этажами, что может заставить наездник лифта чувствовать головокружение и неудобно или небезопасно.
Роботы, компьютерное числовое управление (CNC) машины и оборудование для автоматизации заводов требуют точного управления положением с помощью сервоприводов, а во многих случаях точный контроль скорости для правильного изготовления продуктов и поддержания рабочего процесса.
Многие аспекты промышленных дисков важны для достижения точного управления движением, что включает в себя три основные подсистемы в дизайне управления в реальном времени, а именно зондирование, обработку и вождение. В этом документе будут обсуждаться примеры технологий, которые поддерживают каждую подсистему.
Восприятие
Точное управление движением не может быть реализовано без точного положения и чувства скорости. Ощущение может включать в себя угловое положение вала и ощущение скорости или линейное положение конвейерной ленты и ощущение скорости. Дизайнеры часто используют инкрементные оптические кодеры с сотнями до тысячи слотов на революцию, чтобы ощущать положение и скорость. Эти кодеры обычно подключены к микроконтроллерам (MCU) через кодируемые квадратурные импульсы (QEP) и, следовательно, требуют возможности интерфейса QEP.
Абсолютные кодеры, напротив, значительно более точны, как правило, имеют больше слотов на революцию и установлены точно, чтобы обеспечить абсолютное угловое положение. Ощущенное положение преобразуется в цифровое представление и кодируется в соответствии со стандартным протоколом. Примерами таких протоколов являются TAMAGAWA T-формат и двунаправленная серийная синхронизация IC-HAUS GMBH (BISS) C. Ранее вам также понадобится полевая программируемая массива (FPGA) для взаимодействия с таким кодером, но все больше и больше MCUS (FPGA). Теперь обладайте этой возможностью (как показано на рисунке 1 ниже). Поскольку протоколы T-формата и BISS C часто отличаются от тех, которые поддерживаются популярными портами связи или интерфейсами, такими как последовательная периферическая интерфейс (SPI), универсальный асинхронный передатчик приемника (UART) или сеть области контроллера (Can), которые распространены на Большинство MCU, они часто требуют настраиваемых логических блоков или проприетарных обработчиков.
Абсолютные кодеры также могут быть основаны на электромагнитных или резобратных схемах, которые требуют точного измерения синусоидальных электрических сигналов. Таким образом, точные оперативные усилители и ссылки на напряжение также важны. Управление двигателем и движением всегда требует точного тока двигателя и обнаружения напряжения, особенно когда используется без датчика управления. Общие решения являются встроенными, и обнаружение низкого уровня подключения к инверторному мосту с использованием изолированных/неизолированных усилителей и драйверов с интегрированным обнаружением тока низкой стороны.
Обработка
Выполнение профилей управления движением и алгоритмов в системах управления точным движением требует MCU с высокой вычислительной мощностью, которые обычно являются 32- битовыми длинами слов с нативными Полем Многие MCU имеют аппаратные педали газа, так как алгоритмы в значительной степени полагаются на тригонометрическую, логарифмическую и экспоненциальную математику.
Учитывая количество осей движения под контролем или количество петель управления, дизайнеры часто используют архитектуру мультицентрального процессора (ЦП) или процессоподобные педали параллельных газовых газов. Несколько процессоров также могут быть рассмотрены для дополнительного надзора и задач связи.
В качестве приложения управления в реальном времени общая задержка всей цепочки сигналов (т. Е., Время из измерений тока, напряжения, положения и скорости до обновления управляющих выходов) оказывает прямое влияние на производительность управления и, следовательно, на точности. У некоторых MCU есть аналоговые корамеры, которые могут напрямую генерировать управляющие действия, значительно снижая задержку и нагрузку CPU. Быстрый ответ прерываний и сбережение поля и восстановление также важны.
Высокой мощности обработки недостаточно. MCU управления движением также должны иметь периферические периферические аппараты общего назначения, такие как 12- и 16- Бит-аналоговые преобразователи, интерфейсы QEP, края с высоким разрешением и захват импульсов и модуляция ширины импульса (ШИМ ) выходы. Возможность реализации пользовательской логики и времени также требуется.
Чтобы помочь дизайнерам встать и запускать и настраивать свои конструкции быстрее, поставщики MCU и двигателя предлагают алгоритмы управления двигателем и движением, включая основные алгоритмы, такие как беззрительные наблюдатели и библиотеки программного обеспечения, а также полный код управления с конфигурируемостью GUI.
MCU для промышленных дисков
Водители
Силовые устройства и драйверы должны обеспечить желаемое управляющее действие, обычно в форме ШИМ, где рабочее цикл представляет собой действие. Точный контроль импульсов ШИМ важен, что означает, что водитель должен обеспечить необходимую интенсивность привода с наименьшим возможным отклонением времени; Устройство питания должно включаться и выключаться именно в предполагаемое время. Такие драйверы легко доступны сегодня, с дополнительными функциями, такими как перегрузка и тепловая защита. Новые широкополосные силовые устройства обеспечивают быстрое и точное время включения и выключения. Быстрые скорости переключения и низкие потери переключения широких устройств с полосой полосой также позволяют быстро управлять петлями для улучшения стабильности и производительности.
В дополнение к точности, многим приложениям требуются конструкции управления двигателем, которые достаточно компактны для использования драйверов с модулями интегрированного зондирования тока и питания.
Заключение
Точное управление движением имеет решающее значение для промышленных дисков. Технические решения рассматривают все три подсистемы, лежащие в основе конструкций управления в реальном времени, зондирования, обработки и приведения в действие и предназначены для обеспечения контроля точности движения.