发表于：2012/5/16 12:29:08
#0楼
系统机电整合经验谈
前言
自动化仅是附属机械设备一部份 所以谈机械脱不了电 谈电也无法离开机械 若个别独立运作 也仅是纸上谈兵 说说而已
就以工控人的观点来谈谈机电整合在”运动控制”这领域 分享个人的经验
什么是运动控制 个人的认定较狭义定义 在系统中带有讯号回馈的运动控制
先就机械来讨论
机械我在意的要素: 精度 传动 刚性
机械的组立精度才是系统整合的关键 这也是我经常呼吁的地方 机械做不好要靠电来补救做不到 不要有侥幸心态 我们不怕误差 但怕误差没有规范的出现
像数控机床的轴向经常检验两项 间隙误差及位置误差 像机械手高速运动 刚性太强跑起来像跑战车 刚性不足精度太差 这些都会造成设备性能稳定性的下降
所以有”好的机械”才是跨入机电整合第一步
当要开发新项目 首先想到的是怎么验证 检验做出来是否合乎需求 没有能力去验证就盲目去做 那是钱多 还是赌性坚强
确立设备性能规格 常规格 产能(速度) 精度 特殊功能 都会先尝试做实验 有把握再做配套选型 这里就真正进入运动控制领域的机电整合
案例探讨
多年前我做的项目 卷标印刷机(定长送料)
滚轮外径500mm (有误差)
印刷长度 300mm
精度 0.05mm
速度 7200张/时
客户提共 接近开关 及Mark sensor (2 ms)
要求 使用伺服来取代DD电机
你如何选型
看系统我经常以物理观点先去做判断 先找出关键点
A速度 (36 m/min)
B精度 ( 0.05 mm)
C滚轮旋转惯量
高惯量高响应高精度为此系统要求
故多以DD来做此项目 较易达成 只要确认滚轮转一圈丢多少脉冲 就可避免累计误差
PS: DD 高分辨率高扭力高档步进电机 直传 低转速
但客户需求想以伺服来取代DD 目的就是成本考虑 但标准不能降 这就很难
伺服本身就是高速”低惯量”电机跟DD比 有三个思考方式
A:相同能力伺服 但成本也提上去
B:利用减速机构 电机都往同一方向跑 所以减速机构没有传动误差 扭力与编码器分辨率
跟减速比成正比 扭力变大 分辨率提高 惯量与减速比成平方比
C:把滚轮的外径变小 降低其旋转惯量
你选哪一种方式
此系统中 选B
伺服电机采用低惯量 如此经过减速机构 才能高响应高惯量效益
电机问题解决 可是印刷效果却很差 鬼影重重 长长短短
那为何还有长长短短的鬼影出现
控制器运算速度 反应时间 程序规划 也就是控制器的选用
控制器也可分通用及专用 通用像PLC 数控 这些在指令 各厂家的差异不大
另外提共特定功能给特定设备 我们都可称专用控制器 像电子凸轮 张力 如排线机 机械手控制器 上述印刷机经二次开发也可称专用
同上续谈
此系统是典型高速高精定长送料的应用 所以采用专用控制器针对伺服电机 速度型全闭回路
1.具有多种安全保护，如过速度，组件异常等，大幅提高的系统的安全性。
2.系统具有8个输入点及4个输出点，更提供了24个输入点及16个输出点，提供使用者自行运用。
3.具有S形曲线加减速控制功能，比一般梯形加减速曲线更能够平稳的移动机构，有效缩短移动加减速的时间；其加减速控制功能，能使机构运动更加平滑顺畅，降低噪音及振动并延长马达使用寿命。
4.配合DC/AC伺服马达及位置编码器回授讯号，定位控制精确快速。
5.面板上提供16×4字/行易于阅读小型背光液晶显示屏，及27键输入键盘，提供交谈式的操作及输入。
6.可设定各种系统参数。
7.使用者可以在PC上编译程序并下载至控制器。PC的编译提供宏和中文定义解译。
8.提供功能齐全的AMOS指令集，有逻辑判断/四则运算/子程序/事件管理。
在这样系统 若实际做过 有加减速问题 一般加速没问题往往出现在”减速”上
为了缩短系统的反应 采用S形曲线加减速控制功能 并且能分开设定 以解决上述问题
接近开关 及Mark sensor (2 ms) 你又要接到哪里
控制器有许多硬件规格及软件功能 你都能了解
尤其系统参数
这里就体现你的机电整合能力
程序撰写
调机
最佳化参数
“不管机械 电控 电机 等 都有其物理特性及极限 精度跟速度经常是矛盾”
DD是采开回路系统 所以只要确认滚轮转一圈的误差值 确认丢多少脉冲刚好转一圈 永远以滚轮同步(不考虑其它变因)
但伺服多了讯号回授(编码器) 若采取半闭回路 伺服电机采取上述三个思考方式 那电器的延滞 所造成电机来不及反应 若你有示波器 可以检测其电流变化 控制器更无法对其补救
若采取全闭循环 那讯号频宽 伺服电机响应 运算能力 都加大其难度 上面控制器的特色提供参考
有了硬件 在来就需规划软件及线路设计 这部份就需要各位实际去做
上述所写仅是对系统机电的概论 综合起来 就是在玩机械精度 控制(软件)工能 电机响应惯量 及讯号处理能力 的整合
待續
前言
自动化仅是附属机械设备一部份 所以谈机械脱不了电 谈电也无法离开机械 若个别独立运作 也仅是纸上谈兵 说说而已
就以工控人的观点来谈谈机电整合在”运动控制”这领域 分享个人的经验
什么是运动控制 个人的认定较狭义定义 在系统中带有讯号回馈的运动控制
先就机械来讨论
机械我在意的要素: 精度 传动 刚性
机械的组立精度才是系统整合的关键 这也是我经常呼吁的地方 机械做不好要靠电来补救做不到 不要有侥幸心态 我们不怕误差 但怕误差没有规范的出现
像数控机床的轴向经常检验两项 间隙误差及位置误差 像机械手高速运动 刚性太强跑起来像跑战车 刚性不足精度太差 这些都会造成设备性能稳定性的下降
所以有”好的机械”才是跨入机电整合第一步
当要开发新项目 首先想到的是怎么验证 检验做出来是否合乎需求 没有能力去验证就盲目去做 那是钱多 还是赌性坚强
确立设备性能规格 常规格 产能(速度) 精度 特殊功能 都会先尝试做实验 有把握再做配套选型 这里就真正进入运动控制领域的机电整合
案例探讨
多年前我做的项目 卷标印刷机(定长送料)
滚轮外径500mm (有误差)
印刷长度 300mm
精度 0.05mm
速度 7200张/时
客户提共 接近开关 及Mark sensor (2 ms)
要求 使用伺服来取代DD电机
你如何选型
看系统我经常以物理观点先去做判断 先找出关键点
A速度 (36 m/min)
B精度 ( 0.05 mm)
C滚轮旋转惯量
高惯量高响应高精度为此系统要求
故多以DD来做此项目 较易达成 只要确认滚轮转一圈丢多少脉冲 就可避免累计误差
PS: DD 高分辨率高扭力高档步进电机 直传 低转速
但客户需求想以伺服来取代DD 目的就是成本考虑 但标准不能降 这就很难
伺服本身就是高速”低惯量”电机跟DD比 有三个思考方式
A:相同能力伺服 但成本也提上去
B:利用减速机构 电机都往同一方向跑 所以减速机构没有传动误差 扭力与编码器分辨率
跟减速比成正比 扭力变大 分辨率提高 惯量与减速比成平方比
C:把滚轮的外径变小 降低其旋转惯量
你选哪一种方式
此系统中 选B
伺服电机采用低惯量 如此经过减速机构 才能高响应高惯量效益
电机问题解决 可是印刷效果却很差 鬼影重重 长长短短
那为何还有长长短短的鬼影出现
控制器运算速度 反应时间 程序规划 也就是控制器的选用
控制器也可分通用及专用 通用像PLC 数控 这些在指令 各厂家的差异不大
另外提共特定功能给特定设备 我们都可称专用控制器 像电子凸轮 张力 如排线机 机械手控制器 上述印刷机经二次开发也可称专用
同上续谈
此系统是典型高速高精定长送料的应用 所以采用专用控制器针对伺服电机 速度型全闭回路
1.具有多种安全保护，如过速度，组件异常等，大幅提高的系统的安全性。
2.系统具有8个输入点及4个输出点，更提供了24个输入点及16个输出点，提供使用者自行运用。
3.具有S形曲线加减速控制功能，比一般梯形加减速曲线更能够平稳的移动机构，有效缩短移动加减速的时间；其加减速控制功能，能使机构运动更加平滑顺畅，降低噪音及振动并延长马达使用寿命。
4.配合DC/AC伺服马达及位置编码器回授讯号，定位控制精确快速。
5.面板上提供16×4字/行易于阅读小型背光液晶显示屏，及27键输入键盘，提供交谈式的操作及输入。
6.可设定各种系统参数。
7.使用者可以在PC上编译程序并下载至控制器。PC的编译提供宏和中文定义解译。
8.提供功能齐全的AMOS指令集，有逻辑判断/四则运算/子程序/事件管理。
在这样系统 若实际做过 有加减速问题 一般加速没问题往往出现在”减速”上
为了缩短系统的反应 采用S形曲线加减速控制功能 并且能分开设定 以解决上述问题
接近开关 及Mark sensor (2 ms) 你又要接到哪里
控制器有许多硬件规格及软件功能 你都能了解
尤其系统参数
这里就体现你的机电整合能力
程序撰写
调机
最佳化参数
“不管机械 电控 电机 等 都有其物理特性及极限 精度跟速度经常是矛盾”
DD是采开回路系统 所以只要确认滚轮转一圈的误差值 确认丢多少脉冲刚好转一圈 永远以滚轮同步(不考虑其它变因)
但伺服多了讯号回授(编码器) 若采取半闭回路 伺服电机采取上述三个思考方式 那电器的延滞 所造成电机来不及反应 若你有示波器 可以检测其电流变化 控制器更无法对其补救
若采取全闭循环 那讯号频宽 伺服电机响应 运算能力 都加大其难度 上面控制器的特色提供参考
有了硬件 在来就需规划软件及线路设计 这部份就需要各位实际去做
上述所写仅是对系统机电的概论 综合起来 就是在玩机械精度 控制(软件)工能 电机响应惯量 及讯号处理能力 的整合
待續
[此贴子已经被作者于2012/5/21 10:41:29编辑过]
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