對(duì)網(wǎng)絡(luò)的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)展優(yōu)劣研究
出處:中華傳動(dòng)網(wǎng) 發(fā)布于:2011-09-05 10:11:17
近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)電子電力和傳感器技術(shù)的發(fā)展,各先進(jìn)國(guó)家機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化技術(shù)已越來(lái)越受到各方面的關(guān)注,它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面起著極大的作用。在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí),運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分,也得到前所未有的大發(fā)展。 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)中有代表性的研究對(duì)象,即運(yùn)動(dòng)控制器的研究和應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化中越來(lái)越得到重視。特別是在數(shù)控設(shè)備上,運(yùn)動(dòng)控制器性能的優(yōu)劣直接會(huì)影響著此機(jī)器的加工性能或檢測(cè)特性。運(yùn)動(dòng)控制器是以中央邏輯單元為,以傳感器為信號(hào)敏感元件,以電機(jī)/動(dòng)力裝置和執(zhí)行單元為控制對(duì)象的一種控制裝置。
今后基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的運(yùn)動(dòng)控制器仍然是市場(chǎng)的主流,但是,基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器會(huì)有較大的發(fā)展?;谟?jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的通用運(yùn)動(dòng)控制器主要是板卡結(jié)構(gòu),采用的總線大都為ISA、PCI。由于它們的應(yīng)用依附于通用PC 計(jì)算機(jī)平臺(tái),從工業(yè)控制的角度分析,這種運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
優(yōu)點(diǎn):
?。?)硬件組成簡(jiǎn)單,把運(yùn)動(dòng)控制器插入PC 總線,連接信號(hào)線就可組成系統(tǒng);
(2)可以使用PC 機(jī)已經(jīng)具有的豐富軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā);
(3)運(yùn)動(dòng)控制軟件的代碼通用性和可移植性較好;
(4)可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作的工程人員較多,不需要太多培訓(xùn)工作,就可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
缺點(diǎn):
?。?)采用板卡結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器采用金手指連接,單邊固定,在多數(shù)環(huán)境較差的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)(振動(dòng),粉塵,油污嚴(yán)重),不適宜長(zhǎng)期工作。
?。?)PC 資源浪費(fèi)。由于PC 的捆綁方式銷售,用戶實(shí)際上僅使用少部分PC 資源,未使用的PC 資源不但造成閑置和浪費(fèi),還帶來(lái)維護(hù)上的麻煩。
?。?)整體可靠性難以保證,由于PC 的選擇可以是工控機(jī),也可以是商用機(jī)。系統(tǒng)集成后,可靠性差異很大。并不是由運(yùn)動(dòng)控制器能保證的。
?。?)難以突出行業(yè)特點(diǎn)。不同行業(yè)、不同設(shè)備其控制面板均有不同的特色和個(gè)性。
嵌入式PC 的運(yùn)動(dòng)控制器能夠克服以上缺點(diǎn)。這種產(chǎn)品會(huì)有較好的市場(chǎng)前景。由于SOM(system on module)和SOC(system on chip)技術(shù)的快速發(fā)展,嵌入式PC 運(yùn)動(dòng)控制器獲得了良好的發(fā)展。嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品可以很方便地將在PC 上開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng),不加任何改動(dòng)就可以很方便地移植過(guò)來(lái)。這種嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器既提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性,有時(shí)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔和高度集成化。
以專用芯片(ASIC)作為處理器的運(yùn)動(dòng)控制器,這類運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,但這類運(yùn)動(dòng)控制器大多數(shù)只能輸出脈沖信號(hào),工作于開(kāi)環(huán)控制方式。這類控制器對(duì)單軸的點(diǎn)位控制場(chǎng)合是基本滿足要求的,但對(duì)于要求多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和高速軌跡插補(bǔ)控制的設(shè)備,這類運(yùn)動(dòng)控制器不能滿足要求。由于這類控制器不能提供連續(xù)插補(bǔ)功能,也沒(méi)有前瞻功能(Look ahead),特別是對(duì)于大量的小線段連續(xù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合,如模具雕刻,不能使用這類控制器。另外,由于硬件資源的限制,這類控制器的圓弧插補(bǔ)算法通常都采用逐點(diǎn)比較法,這樣一來(lái)圓弧插補(bǔ)的也不高。
隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)的發(fā)展,基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制器獲得了極大的發(fā)展,并已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于多軸同步控制中。越來(lái)越多的傳統(tǒng)的以機(jī)械軸同步的系統(tǒng)開(kāi)始采用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)控制器控制的電機(jī)軸控制,這樣可以減少系統(tǒng)地維護(hù)和增加系統(tǒng)的柔性。
由于我國(guó)的特殊市場(chǎng)需求,一些其它的專用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)也會(huì)越來(lái)越多。例如圖象伺服控制的專用運(yùn)動(dòng)控制器,力伺服的專用運(yùn)動(dòng)控制器等。根據(jù)用戶的應(yīng)用要求進(jìn)行客制化的重構(gòu),設(shè)計(jì)出個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)控制器將成為市場(chǎng)應(yīng)用的一大方向。
一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)部件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)指令有運(yùn)動(dòng)控制器給出,因此運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的靈魂。用戶必需使用通用運(yùn)動(dòng)控制器提供的標(biāo)準(zhǔn)功能進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),根據(jù)自己的應(yīng)用系統(tǒng)的工藝條件,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)控制器的相關(guān)功能,開(kāi)發(fā)出集成了自己的工特點(diǎn)和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用系統(tǒng)。同時(shí),用戶還需要了解構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的其他部件,必須保證機(jī)械系統(tǒng)的完備,才能集成出高質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。從我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況來(lái)看,通用運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用和市場(chǎng)僅僅是剛剛啟動(dòng)。使得運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用工作受阻,售后技術(shù)支持難度加大。因此,快速培養(yǎng)一大批運(yùn)動(dòng)控制器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用人才是加快新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵。
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