運動控制有哪些方法

所謂「運動控制（Motion Control）」，是指利用伺服系統對機械傳動的位置、速度等物理量進行控制的過程。比如，控制工具機的傳送帶及刀具以完成準確的工件切割。運動控制系統主要包括：運動控制器、伺服驅動器、伺服電機及編碼器等部件。運動控制器是具有運動控制功能的PLC的CPU或專門的運動控制模塊；伺服驅動器用來接收運動控制器的命令，並完成對伺服電機的運動控制；伺服電機是執行機構，用來帶動工藝軸進行運動；伺服電機內置編碼器，可以將電機的位置反饋給伺服驅動器或運動控制器，從而形成閉環控制。

西門子SIMATIC S7-1200系列PLC的集成了運動控制功能，可以通過多種方式來控制伺服驅動器。

1、運動控制的方法簡單說，有三種：

1）脈衝步進電機；

2）上位機+plc+編碼器+調速電機；

3）PLC+位置開關+普通（調速）電機； 2、什麼運動用什麼運動控制的方法：

1）舉例說，繡花工藝適合用：脈衝步進運動控制方式；

2）舉例說，萬能銑床工作檯前後、上下、左右、旋轉用：PLC+位置開關+普通（調速）電機

3）舉例說，機械手適用：PLC+位置開關+普通（調速）電機、上位機+PLC+編碼器+調速電機； 3、如果你的系統用PLC+位置開關+普通（調速）電機就足夠了，你就用「PLC+位置開關+普通（調速）電機」，這個系統轉換迅速，動作敏捷，使用、操作、維護方便簡單，工作穩定可靠；

我們來談談S7-1200都有哪些運動控制方式。

對於固件版本大於等於V4.1的S7-1200的CPU，有三種控制伺服驅動器的方法：

（一）PROFIdrive：PROFIdrive是一種基於PROFIBUS或PROFINET總線的驅動技術標準，收錄於國際標準IEC61800-7中。PROFIdrive定義了一個運動控制模型，其中包含多種設備。設備之間通過預設的接口及報文進行數據交換，這些報文被稱為PROFIdrive消息幀。每一個消息幀都有標準結構，可以根據具體應用，選擇不同的消息幀。通過PROFIdrive消息幀，可以傳輸控制字、狀態字、設定值及實際值。S7-1200基於PROFIdrive的運動控制示意圖如下：

上圖中，伺服電機內置編碼器的信號可以有四種反饋方式：

反饋給伺服驅動器；

通過總線的方式直接反饋給CPU；

連接到分布式工藝模塊，CPU通過總線來讀取數據；

直接連接到CPU的高速計數器通道；

無論使用哪種方式，PROFIdrive都可以形成閉環控制；

（二）PTO方式：PTO的全稱是「Pulse Train Output」，也就是「脈衝串輸出」。運動控制器通過發送佔空比為50%的脈衝串給伺服驅動器來控制伺服電機的轉速。以CPU1215C為例，它總共支持四路脈衝串輸出（Pulse1~Pulse4），每一路脈衝信號支持四種PTO方式，分別是：

PTO（Pulse A and direction B，脈衝A和方向B）；

PTO（Count up A and count down B，加計數A和減計數B）；

PTO（A/B phase-shifted，A/B相移）；

PTO（A/B phase-shifted- fourfold，A/B相移-四倍頻）；

如下圖：

其中，PTO（Pulse A and direction B，脈衝A和方向B）是比較常用的方式。該PTO方式使用CPU的兩路輸出：一路（A）產生高速脈衝串，另一路（B）控制伺服電機的運動方向。通過控制脈衝串產生的頻率，可以控制電機的轉速。

PTO方式可以是開環控制，也可以將電機的編碼器連接到CPU的高速計數器進行位置計數，從而形成閉環系統。S7-1200基於PTO的運動控制示意圖如下：

（三）模擬量方式：該方式以模擬量信號作為伺服驅動器的給定信號，通過模擬量的信號變化來控制伺服電機的轉速。以SINAMICS V90為例，它可以接受±10V的速度給定信號。我們可以使用S7-1200的信號板「AQ 1x12 BIT」來輸出±10V的電壓信號，通過將信號板輸出與V90的信號給定相連接，可以用模擬量的方式來進行運動控制。

模擬量運動控制方式也必須形成閉環系統，可以使用高速計數器或者總線的方式將編碼器的信號反饋給CPU。S7-1200基於模擬量的運動控制示意圖如下：

好了，關於S7-1200的運動控制的方式就先介紹到這裡。

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