淺談通用運(yùn)動(dòng)控制器目前主要分類(lèi)
出處:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 發(fā)布于:2011-09-05 09:08:55
目前,我國(guó)是世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的國(guó)家,市場(chǎng)上新設(shè)備的控制需求、傳統(tǒng)設(shè)備技術(shù)升級(jí)、換代對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的市場(chǎng)需求越來(lái)越大。另外由于市場(chǎng)日益競(jìng)爭(zhēng)的壓力,系統(tǒng)集成商和設(shè)備制造商要求運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)向開(kāi)放式方向發(fā)展。同時(shí),經(jīng)濟(jì)型數(shù)控市場(chǎng)占有率正在逐漸減小。在這樣的形勢(shì)下,我國(guó)可以抓住這一機(jī)遇,研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),具有高水平、高質(zhì)量、高可靠性的開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品。
運(yùn)動(dòng)控制器已經(jīng)從以單片機(jī)或微處理器作為的運(yùn)動(dòng)控制器和以專(zhuān)用芯片(ASIC)作為處理器的運(yùn)動(dòng)控制器,發(fā)展到了基于PC總線(xiàn)的以DSP和FPGA作為處理器的開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)也由面向傳統(tǒng)的數(shù)控加工行業(yè)專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)而發(fā)展為具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)、能結(jié)合具體應(yīng)用要求而快速重組的先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)?;诰W(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)和嵌入式結(jié)構(gòu)的通用運(yùn)動(dòng)控制器逐步成為自動(dòng)化控制領(lǐng)域里的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。高速、高始終是運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)追求的目標(biāo)。充分利用DSP的計(jì)算能力,進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速實(shí)時(shí)多軸插補(bǔ)、誤差補(bǔ)償和更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算,使得運(yùn)動(dòng)控制更高、速度更快、運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn);充分利用DSP和FPGA技術(shù),使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加開(kāi)放,根據(jù)用戶(hù)的應(yīng)用要求進(jìn)行客制化的重組,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)用的兩大方向
基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)控制器,它是把具有開(kāi)放體系結(jié)構(gòu),獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器與計(jì)算機(jī)相結(jié)合構(gòu)成。這種運(yùn)動(dòng)控制器大都采用DSP 或微機(jī)芯片作為CPU,可完成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速實(shí)時(shí)插補(bǔ)、伺服濾波控制和伺服驅(qū)動(dòng)、外部I/O 之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口功能,它開(kāi)放的函數(shù)庫(kù)可供用戶(hù)根據(jù)不同的需求,在DOS 或WINDOWS 等平臺(tái)下自行開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件,組成各種控制系統(tǒng)。如美國(guó)Deltatau 公司的PMAC 多軸運(yùn)動(dòng)控制器和固高科技(深圳)有限公司的GT 系列運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品等。目前這種運(yùn)動(dòng)控制器是市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。
Soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器提供給用戶(hù)的靈活性,它的運(yùn)動(dòng)控制軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中,而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部I/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。就像計(jì)算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡、CDROM和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序一樣。用戶(hù)可以在Windows平臺(tái)和其他操作系統(tǒng)的支持下,利用開(kāi)放的運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核,開(kāi)發(fā)所需的控制功能,構(gòu)成各種類(lèi)型的高性能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),從而提供給用戶(hù)更多的選擇和靈活性?;赟oft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器開(kāi)發(fā)的典型產(chǎn)品有美國(guó)MDSI公司的Open CNC、德國(guó)PA(Power Automation)公司的PA8000NT。美國(guó)Soft SERVO公司的基于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制器和固高科技(深圳)有限公司的GO系列運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品等。Soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是開(kāi)發(fā)、制造成本相對(duì)較低,能夠給予系統(tǒng)集成商和開(kāi)發(fā)商更加個(gè)性化的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
嵌入式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器,這種運(yùn)動(dòng)控制器是把計(jì)算機(jī)嵌入到運(yùn)動(dòng)控制器中的一種產(chǎn)品,它能夠獨(dú)立運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)控制器與計(jì)算機(jī)之間的通信依然是靠計(jì)算機(jī)總線(xiàn),實(shí)質(zhì)上是基于總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器的一種變種。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)的計(jì)算機(jī)模塊,這種產(chǎn)品采用了更加可靠的總線(xiàn)連接方式(采用針式連接器),更加適合工業(yè)應(yīng)用。在使用中,采用如工業(yè)以太網(wǎng)、RS485、SERCOS、PROFIBUS 等現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信接口聯(lián)接上級(jí)計(jì)算機(jī)或控制面板。嵌入式的運(yùn)動(dòng)控制器也可配置軟盤(pán)和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器,甚至可以通過(guò)Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。例如美國(guó)ADEPT公司的SmartController,固高科技公司的GU 嵌入式運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)系列產(chǎn)品等。
基于PC總線(xiàn)的以DSP和FPGA作為處理器的開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器,這類(lèi)開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器以DSP芯片作為運(yùn)動(dòng)控制器的處理器,以PC機(jī)作為信息處理平臺(tái),運(yùn)動(dòng)控制器以插卡形式嵌入PC機(jī),即“PC+運(yùn)動(dòng)控制器”的模式。這樣將PC機(jī)的信息處理能力和開(kāi)放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能力有機(jī)地結(jié)合在一起,具有信息處理能力強(qiáng)、開(kāi)放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好的特點(diǎn)。這類(lèi)運(yùn)動(dòng)控制器充分利用了DSP的高速數(shù)據(jù)處理功能和FPGA的超強(qiáng)邏輯處理能力,便于設(shè)計(jì)出功能完善、性能優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)控制器。這類(lèi)運(yùn)動(dòng)控制器通常都能提供板上的多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制與復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、實(shí)時(shí)的插補(bǔ)運(yùn)算、誤差補(bǔ)償、伺服濾波算法,能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。由于采用FPGA技術(shù)來(lái)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),方便運(yùn)動(dòng)控制器供應(yīng)商根據(jù)客戶(hù)的特殊工藝要求和技術(shù)要求進(jìn)行個(gè)性化的定制,形成獨(dú)特的產(chǎn)品。
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