600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Использование выделенного импульсного управления LSI по сравнению с процессором для управления движением

Преобразователи частоты

LSI с импульсным управлением специализируются на управлении движением и отличаются высокой эксплуатационной надежностью.

Джером Чемберлен
Японский пульс

В 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 консервной банки, которому поручено перемещать тяжелый груз. Если предполагается, что шаговый двигатель сможет генерировать достаточное усилие для перемещения груза с высокой скоростью прямо из ворот, он не сможет выполнить это движение и выйдет из строя. Это было бы сродни попытке завести механическую коробку передач автомобиля на пятой передаче. Вместо этого происходит то, что автомобиль заводится на первой передаче, затем медленно переходит на пятую. Аналогично, для перемещения тяжелого груза с помощью небольшого стандартного двигателя скорость необходимо увеличивать медленно.

Аналогично, если тяжелый груз движется с большой скоростью, инерция не позволяет ему мгновенно остановиться. Нагрузка должна замедлиться, прежде чем остановиться с более низкой скорости. Если замедление будет слишком быстрым, это может привести к повреждению оборудования или заготовки из-за 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 любого изменения скорости возникает толчок. Использование S-образной кривой ускорения / замедления происходит мягче и оказывает меньшее воздействие на нагрузку при изменении скорости. Линейный и S-образный профили движения можно использовать в тандеме, чтобы обеспечить меньшую ударную нагрузку при одновременном снижении нагрузки на двигатель. Для деликатных нагрузок, таких как полупроводниковые пластины или электронные чипы, S-образное ускорение / замедление помогает снизить риск повреждения.

Что такое микросхема LSI/ASIC с импульсным управлением?
Для приведения в действие любого двигателя необходимо устройство или схема, которые выдают сигнал скорости и направления. Во многих случаях для создания движения используется устройство CPU или FPGA, поскольку технически эти устройства могут быть запрограммированы на генерацию импульсов. Однако ни один серьезный инженер не должен рассматривать возможность их использования для важных приложений управления движением, если только они не согласны с мнением “достаточно хорошо”, когда речь заходит о движении их приложения.

Другим вариантом является использование микросхемы импульсного управления LSI (крупномасштабная интеграция). Импульсный управляющий LSI — это специализированный чип, предназначенный для управления двигателем. У производителей есть разные названия для таких контроллеров – IC управления движением, LSI управления двигателем, генератор импульсов, микросхема ASIC и т.д. – но все они, по сути, одно и то же. Использование удобного инструмента для управления движением, такого как LSI с импульсным управлением, 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 значительно выигрывает 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 быть довольно проблематично создать программу, которая имеет 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 высокопроизводительный процессор был бы необходим даже для базового линейного ускорения / замедления.

По мере увеличения скорости период импульса становится короче. Существует два общих метода ускорения/замедления: 1) использование центрального процессора для постепенного сокращения периода импульса, что является обременительным для центрального процессора, или 2) использование метода прерывания ускорения/замедления по ступенькам.

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 замедлить до начальной скорости (FL speed), можно ли остановить его именно там? Поскольку текущим положением нельзя управлять, установив только количество выдаваемых импульсов, необходим ли также счетчик абсолютных значений? Если двигатель и / или контроллер могут быть принудительно остановлены сигналом извне, что следует сделать с обработкой этого сигнала?

Разработка программного обеспечения для центрального процессора также может быть трудоемкой, и функции и производительность центрального процессора могут определять, насколько можно сократить цикл импульсов.

Разработка программ ускорения /замедления намного проще с помощью LSI с импульсным управлением. Существует простой процесс от момента, когда вы начинаете писать программу, до завершенной операции. (Смотрите технологическую схему ниже.) Можно не только легко запрограммировать линейное ускорение / замедление и S-образную кривую, но и упростить определение текущего положения 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. LSI с импульсным управлением специализируются на управлении движением, поэтому они обладают высокой эксплуатационной надежностью.

www.nipponpulse.com