運(yùn)動控制其本質(zhì)是控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)其對角位移，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速等物理量。 運(yùn)動自動化控制一般針對某個產(chǎn)品，由機(jī)械、軟件、電氣等模塊組成，如精密數(shù)控機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、無人機(jī)、運(yùn)動平臺等等。運(yùn)動控制主要針對某個產(chǎn)品的個體控制，它可以是某個系統(tǒng)內(nèi)的某個設(shè)備。

 

過程控制與運(yùn)動控制在很多場合已經(jīng)結(jié)合在一起共同控制大型生產(chǎn)線。

什么是自動化過程控制？

利用plc控制器收集傳感器反饋的數(shù)據(jù)，并分析處理這些數(shù)據(jù)后，調(diào)節(jié)優(yōu)化及控制各種設(shè)備，以提高生產(chǎn)的效率。其控制的對象一般是各類水泵、風(fēng)機(jī)、電動閥門等。

過程自動化一般用于環(huán)保行業(yè)如污水、廢氣處理，節(jié)能行業(yè)，對工業(yè)生產(chǎn)中的各類負(fù)載設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)以保證其運(yùn)行于最佳狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)能的目的。

整個系統(tǒng)一般由plc控制柜、配電柜以及控制程序，各傳類感器，組態(tài)軟件，監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

過程控制主要用于傳統(tǒng)工業(yè)自動化領(lǐng)域中，是一種大系統(tǒng)控制，控制對象比較多，如一條生產(chǎn)線。

▲某企業(yè)的自動化過程控制拓?fù)鋱D

自動化過程控制和運(yùn)動控制是不同的

從關(guān)注點(diǎn)來說，自動化過程控制(這兒指伺服電機(jī))首要關(guān)注的是控制單個電機(jī)的轉(zhuǎn)距、速度、方位中的一個或多個參數(shù)到達(dá)給定值。而運(yùn)動控制首要關(guān)注點(diǎn)在于和諧多個電機(jī)，完結(jié)指定的運(yùn)動(組成軌道、組成速度)，比較著重軌道規(guī)劃、速度規(guī)劃、運(yùn)動學(xué)轉(zhuǎn)化;比方數(shù)控機(jī)床里面要和諧XYZ軸電機(jī)，完結(jié)插補(bǔ)動作。

自動化過程控制常常作為運(yùn)動控制系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)(一般是電流環(huán)，作業(yè)在力矩方式下)，更著重于對電機(jī)的控制，一般包括方位控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制三個控制環(huán)，一般沒有規(guī)劃的才能(有部分驅(qū)動器有簡單的方位和速度規(guī)劃才能)。

▲運(yùn)動控制系統(tǒng)圖

· 運(yùn)動控制器：常見的就是PLC

· 驅(qū)動器：工控人對驅(qū)動器應(yīng)該再熟悉不過了

· 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：伺服電機(jī)

· 減速機(jī)構(gòu)：減速器

· 光柵：編碼器的一種；(一般用于車床加工)

· 人機(jī)界面：大家熟悉的觸摸屏。

運(yùn)動控制系統(tǒng)其本質(zhì)是控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)其對角位移，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速等物理量。一般針對某個產(chǎn)品，由機(jī)械、軟件、電氣等模塊組成，如精密數(shù)控機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、無人機(jī)、運(yùn)動平臺等等。運(yùn)動控制主要針對某個產(chǎn)品的個體控制，它可以是某個系統(tǒng)內(nèi)的某個設(shè)備。

簡單來說，就是由運(yùn)動控制器發(fā)出命令，給驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行功率放大，將放大后的信號傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)(伺服電機(jī))，伺服電機(jī)自帶編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)半閉環(huán)控制；伺服電機(jī)用傳動機(jī)構(gòu)控制機(jī)械，在機(jī)械裝置上安裝了光柵尺(也是編碼器)，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。操作人員在現(xiàn)場可通過人機(jī)界面去進(jìn)行整個環(huán)節(jié)的調(diào)試操作。

運(yùn)動控制起源于早期的伺服控制。簡單地說，運(yùn)動控制就是對機(jī)械運(yùn)動部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時的控制管理，使其按照預(yù)期的運(yùn)動軌跡和規(guī)定的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動。

早期的運(yùn)動控制技術(shù)主要是伴隨著數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和工廠自動化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。早期的運(yùn)動控制器實(shí)際上是可以獨(dú)立運(yùn)行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和操作系統(tǒng)支持，可以獨(dú)立完成運(yùn)動控制功能、工藝技術(shù)要求的其他功能和人機(jī)交互功能。

這類控制器可以成為獨(dú)立運(yùn)行的運(yùn)動控制器。這類控制器主要針對專門的數(shù)控機(jī)械和其他自動化設(shè)備而設(shè)計，往往已根據(jù)應(yīng)用行業(yè)的工藝要求設(shè)計了相關(guān)的功能，用戶只需要按照其協(xié)議要求編寫應(yīng)用加工代碼文件，利用RS232或者DNC方式傳輸?shù)娇刂破鳎�控制器即可完成相關(guān)的動作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業(yè)應(yīng)用，控制器的開放性僅僅依賴于控制器的加工代碼協(xié)議，用戶不能根據(jù)應(yīng)用要求而重組自己的運(yùn)動控制系統(tǒng)。

一個運(yùn)動控制系統(tǒng)的根本架構(gòu)組成包括

一個運(yùn)動控制系統(tǒng)，通常由驅(qū)動器、控制器、傳感器三部分組成。

1、控制器：

1）PLC

PLC主要功能是對開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制，并有簡單的運(yùn)動控制(直線軌跡控制)、運(yùn)算數(shù)據(jù)處理等功能，通常采用觸摸屏作人機(jī)界面。為擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域，各廠家為客戶提供了各種選配功能模塊，如多軸運(yùn)動控制模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、模擬信號與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊等。PLC具有工作可靠、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，但其運(yùn)動控制功能相對簡單，若選用多軸運(yùn)動控制模塊，則價格較高。

2）獨(dú)立式運(yùn)動控制器

獨(dú)立式運(yùn)動控制器配有顯示屏、按鍵和功能完善的控制指令，并有各種通信接口，控制電動機(jī)運(yùn)動的能力比PLC強(qiáng)大。可完成直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、軌跡控制等功能，且編程簡單。目前，國外的運(yùn)動控制器都具有現(xiàn)場總線控制功能。

3）PCI總線型運(yùn)動控制卡

由于PC機(jī)運(yùn)算速度快、存儲量大，而且Windows操作系統(tǒng)的軟件資源豐富，采用VB、VC等軟件編寫用戶程序,功能十分強(qiáng)大。很多自動化設(shè)備都離不開PC機(jī)，特別是采用機(jī)器視覺檢測的自動化設(shè)備、需要運(yùn)行AuoCAD等大型軟件的設(shè)備和需要采集存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)的設(shè)備等，因此，這些設(shè)備采用基于PC機(jī)的PCI總線型運(yùn)動控制卡與PC機(jī)一起組成運(yùn)動控制器。在所有的運(yùn)動控制器中，運(yùn)動控制卡的功能最強(qiáng)，但其工作的穩(wěn)定性可靠性較差。

4）專用運(yùn)動控制器

專用運(yùn)動控制器是針對特定的設(shè)備專門設(shè)計的運(yùn)動控制器，如繡花機(jī)控制器、縫紉機(jī)控制器噴繪機(jī)控制器等。專用運(yùn)動控制器通常以單片機(jī)、ARM等芯片為核心設(shè)計，其集成度高、價格便宜、使用方便，軟件是為專用設(shè)備特殊設(shè)計的，客戶可直接使用。其硬件、軟件的設(shè)計都充分考慮了專用設(shè)備的工藝要求。

相對于專用運(yùn)動控制器而言,PLC、獨(dú)立式運(yùn)動控制器、運(yùn)動控制卡被稱為通用運(yùn)動控制器。

2、驅(qū)動器：

作為運(yùn)動控制中的執(zhí)行部件一般有電動式、 液壓式及氣動式三類。

電動式執(zhí)行部件動作靈敏，性能優(yōu)良，控制方便，且容易小型化，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。運(yùn)動控制中最常用的伺服電機(jī)類型有:直流(DC)伺服電機(jī)、無刷直流伺服電機(jī)、交流(AC)伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。按執(zhí)行電機(jī)功率的不同，伺服電機(jī)可分為:小功率隨動系統(tǒng)(100W以下)、中功率隨動系統(tǒng)(100~ -500 W)和大功率隨動系統(tǒng)(500W以上)。

每種電機(jī)都有相應(yīng)的特點(diǎn)和驅(qū)動方式，詳見裕如：機(jī)器人常用電機(jī)介紹。

3、傳感器：

編碼器、力傳感器、壓力傳感器等。

如何選擇運(yùn)動控制器？

1、根據(jù)要開發(fā)設(shè)備的工作特點(diǎn)，確定伺服電機(jī)的類型；

2、確定要控制的電機(jī)軸數(shù)和電機(jī)工作模式；

3、確定位置檢測、反饋模式，選擇是否采用光電編碼器或光柵尺或磁柵尺；

4、確定輸入輸出開關(guān)量的數(shù)量；

5、根據(jù)以上內(nèi)容，選擇合適的運(yùn)動控制器。

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8.瑞士瑞諾集團(tuán)

9.美國Baldor公司

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11.美國國家儀器公司NI