随着工业自动化控制技术的不断发展与更新,在越来越多的行业中需要应用高精度高性能的控制技术未满足更高的生产要求。机器控制器(运动控制器)产品的不断发展与完善,正逐渐满足和符合这些高 标准和要求。本文概要性的从系统性能、高速化、编程软件的简易性等方面出发对安川电机mp2000系列运动器控制做一个大致的介绍,同时简单介绍安川 mp2000系列运动控制器在同步控制领域的技术解决方案。
mp2000系列产品包括基板型mp2100,mp2100m,柔性机器控制器 mp2200以及一体型机器控制器mp2300。基板型可以安装在电脑内部,根据用户的机器特性,可以更简单地从电脑侧或mp2100侧进行运动指令,mp2100m则是在mp2100机体基础上增加了通讯卡; mp2200是该系列产品中的最高级的机器控制器,选配件模块的扩展插槽最多可达35个。mp2300采用了选配件插槽结构,便于应对各种网络的连接和 i/o的扩展,构筑了一个灵活性高的系统。
图1 采用mp2300构成的一个工控网络系统
众所周知要使复杂的机械动作高速化,高速处理的程序和高速化的网络是不可或缺的。mp2000系列运动控制器通过采用mechatrolink-ii(传送速度10mbps),可以轻松实现切换迅速的多轴高速运动;同时,采用高速cpu可大大缩短命令执行时 间。mp2000系列产品不仅具备机器控制所必须的转矩,位置,速度控制模式,还实现了超高精度的调谐相位控制,在线状态时切换这些控制模式,可以高效控制复杂的机械动作。
图2为带位置补偿的速度控制(电子轴)或带100%速度前馈的位置控制(电子凸轮)与多轴伺服电机的同步动作。(用0.3mm 的自动铅笔芯连接在两个正在同步旋转的电机中间不会折断)。
图2 带位置补偿的位置控制系统
要进行高速化的控制,编程和维护作业必须要提高效率。mp2000系列运动控制器的编程软件适用于windows环境的操作,同时程序以图为单位进行管理, 图分为主图,子图,孙图三级。对应程序处理进行分组后,使得程序构成更加明确。另外图还分为启动处理,高速扫描处理,低速扫描处理的三种类型;在函数当中 分为系统备有的标准函数和用户自行定义的用户函数,这些函数可以在程序当中自由调用;并且程序使用if命令,while命令,for命令等结构化语言使得 语言表达变得通俗易懂,利用该编程软件可以很容易编制直观的梯形图程序,在使用拖动与下拉,剪切与粘贴功能后,程序编辑也变得非常简单,缩短了设计时间以及维护作业时间。
mp2000系列运动控制器的同步控制方案
同轴的多台电机的同步驱动
如图3所示,采用 2个伺服马达(m1和m2)驱动的折弯机运动臂(同一运动轴),这样的同轴的多台电机同步驱动适用于由主伺服和从动伺服组成的系统。我们采取转矩辅助的方 式来实现这样的同步控制。这种方式在主伺服侧进行位置或速度控制,而在使用安川∑-ⅱ系列sgdm(sgdh)伺服的从动伺服侧采用转矩控制,转矩指令来 自主伺服驱动器。也就是说,一台主伺服采用速度或位置控制外,其他的从伺服接受主伺服的转矩指令实行转矩控制。实现上述功能依赖于安川∑-ⅱ系列伺服的多 合一(速度、位置、转矩)控制功能及转矩指令输出功能。同时,如果负载大的话,可由2台以上的电机进行平均分配。
图3 采用2个伺服马达(m1和m2)驱动的折弯机示意图
多轴的多台电机的同步驱动
如图4,折弯机的运动侧由2个轴带动进行上下往复运动,这样的多轴多台电机的同步驱动适宜采用由安川机器控制器mp2000系列进行的位置指令同步方式。在这种情况下,同样的位置指令向两轴同时输出。
图4 折弯机的运动侧示意图
运用 上述办法进行同步控制的案例比较广泛,但由于每台伺服电机间的构造和响应差异,以及机械构造与摩擦的外部原因,在运动过程中,轴间的位置误差会经常出现。通过安川机器控制器mp2000系列的高速计算,结合外部设置位置标尺,可以随时补偿相互的位置误差,由于电机构造导致的轴间误差较大时,通过改变参数,可有效将误差控制到0.02mm以下
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