Системы импульсного управления специализируются на управлении движением и отличаются высокой эксплуатационной надежностью.
Джереми Чемберлен
Японский пульс
При управлении движением ускорение и замедление занимают центральное место в профилях перемещения, используемых для управления двигателем. Хорошее управление ускорением и замедлением обеспечивает быстрое и точное позиционирование и быструю установку без повреждения оборудования или материалов.
Например, рассмотрим простой шаговый двигатель из жестяной банки, предназначенный для перемещения тяжелого груза. Если ожидается, что степпер сможет создать достаточное усилие, чтобы переместить груз с высокой скоростью прямо из ворот, он не сможет выполнить это движение и будет отставать от шага. Это было бы сродни попытке включить механическую коробку передач автомобиля на пятой передаче. Вместо этого происходит то, что автомобиль заводится с первой передачи, затем медленно переходит на пятую. Аналогично, для перемещения тяжелого груза с помощью небольшого стандартного двигателя необходимо медленно увеличивать скорость.
Аналогично, если тяжелый груз движется с высокой скоростью, инерция не позволяет ему мгновенно остановиться. Нагрузка должна замедлиться, прежде чем остановиться с более низкой скорости. Если замедление происходит слишком быстро, это может привести к повреждению оборудования или заготовки в результате удара.
Существует несколько типов движений ускорения/замедления, которые обычно используются в управлении движением. Линейное ускорение / замедление генерировать проще всего, но в начале и в конце любых изменений скорости возникает толчок. Использование S-образной кривой ускорения/замедления происходит более плавно и оказывает меньшее воздействие на нагрузку при изменении скорости. Линейный и S-образный профили перемещения могут использоваться в тандеме, чтобы обеспечить меньшую ударную нагрузку при одновременном снижении нагрузки на двигатель. Для деликатных нагрузок, таких как полупроводниковые пластины или электронные чипы, ускорение/замедление по S-образной кривой помогает снизить риск повреждения.
Что такое микросхема LSI/ASIC с импульсным управлением?
Для управления любым двигателем необходимо устройство или схема, которые вырабатывают сигнал скорости и направления. Во многих случаях для создания движения используется процессор или ПЛИС-устройство, поскольку технически эти устройства можно запрограммировать на генерацию импульсов. Однако ни одному серьезному инженеру не следует рассматривать возможность их использования для важных приложений управления движением, если только они не согласны с менталитетом “достаточно хорошо”, когда дело доходит до движения их приложения.
Другим вариантом является использование микросхемы импульсного управления LSI (large-scale integration). LSI с импульсным управлением — это специализированный чип, предназначенный для управления двигателем. Производители по–разному называют эти типы контроллеров — motion control IC, motor control LSI, генератор импульсов, микросхема ASIC и т.д. – но все они, по сути, одно и то же. Использование удобного инструмента для управления движением, такого как pulse control LSI, упрощает разработку программ.
Выбор LSI с импульсным управлением позволяет инженерам легко записывать установочные данные и команды как для линейного, так и для S-образного ускорения/ замедления без перегрузки центрального процессора. Принимая во внимание затраты на процессор и инженерные ресурсы, простоту использования и скорость разработки, конечный пользователь получает значительные преимущества от специализированной опции управления движением.
Сложно ли управлять импульсами с помощью центрального процессора?
Создание импульсных сигналов только с использованием центрального процессора имеет несколько недостатков. Для начала нужно создать программу, которая использует счетчики или таймеры для включения и выключения порта. Им легко управлять на постоянной частоте, но может оказаться довольно проблематичным создать программу, которая показывает постоянно меняющуюся скорость ускорения / замедления. Недорогой процессор также легко перегружается обработкой требований к управлению движением, поэтому ему будет трудно выполнять другие команды одновременно. Это означает, что даже для базового линейного ускорения/замедления потребуется высокопроизводительный процессор.
По мере увеличения скорости период импульса становится короче. Существует два общих метода ускорения/замедления: 1) использование центрального процессора для постепенного сокращения периода импульсов, что является обременительным для центрального процессора, или 2) использование метода прерывания ступенчатого ускорения/замедления.
При использовании центрального процессора для сокращения периода импульсов необходимо учитывать множество факторов: сколько импульсов должно быть выдано в общей сложности? В какой момент двигатель должен начать замедляться? Если сбросить скорость до начальной (FL speed), можно ли остановить ее именно там? Поскольку текущим положением нельзя управлять, задавая только количество выдаваемых импульсов, необходим ли также счетчик абсолютных значений? Если двигатель и/или контроллер могут быть принудительно остановлены с помощью сигнала извне, что следует сделать с обработкой этого сигнала?
Разработка программного обеспечения для центрального процессора также может быть трудоемкой, и характеристики и производительность центрального процессора могут определять, насколько можно сократить импульсный цикл.
Разработка программ ускорения/замедления намного упрощается с помощью LSI с импульсным управлением. Существует простой процесс от начала написания программы до завершения операции. (Смотрите технологическую схему ниже.) Можно не только легко запрограммировать линейное ускорение / замедление по S-образной кривой, но и упростить определение текущего местоположения благодаря значениям счетчика увеличения / уменьшения.
Поскольку центральный процессор может оставить LSI без контроля, LSI передает сигнал прерывания центральному процессору, когда операция завершена. Внешний выделенный терминал также может принудительно остановить LSI импульсного управления, если это необходимо. Время, необходимое для разработки, значительно сокращается, и высокочастотные выходные импульсы возможны независимо от скорости процессора, поскольку чипы не обременены ограничениями скорости процессора или его возможностей. Системы импульсного управления специализируются на управлении движением, поэтому они обладают высокой эксплуатационной надежностью.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии