Контроллеры движения

Современное технологическое управление движением позволяет перейти от внешних управляющих устройств к КД[10]. Встроенные в МС контроллеры движения выполнены на отдельной плате и в настоящее время используются до 50%.

Преимущества КД:

Ø координирование управлением движения по нескольким осям одновременно (до 4-8 угловых двигателей приводов);

Ø обеспечение высококачественных движений;

Ø планирование и генерация сложных движений с модификацией параметров в процессе движения;

Ø развитие программного обеспечения для инсталляции программирования и мониторинга движений;

Ø взаимодействие с компьютеров верхнего уровня, с программной пользователя, операционной системой реального времени, возможность загрузки программ в Интернет;

Ø большие интерфейсные возможности благодаря встроенным цифровым счетчикам АЦП и ЦАП, дискретным входам/выходам, наличию цифровых машин;

Ø выдача аналоговых и импульсных команд сигналов, получение и обработка информации от датчика обратной связи.

Задачи управления движением МС можно разделить на две части:

Ø планирование движения;

Ø исполнение во времени.

Планирование движения осуществляется оператором на компьютере верхнего уровня с использованием пакета прикладным программ. Контроллер движения выполняет расчеты и дает управляющие сигналы на привода.

В состав контроллера движения входят современные цифровые устройства (сигнальные процессоры DSP, программируемая матрица FPGA и flash-память и запоминающее оперативное устройство RAM). В современных СУ вид и параметры регуляторов автоматически модифицируются в зависимости от выполняемых задач. Адаптивная настройка регуляторов необходима для парирования возмущающих воздействий путем введения отрицательных обратных связей в исполнительные привода.

Применение мехатронных систем

в автоматизированных технологических процессах

Суть мехатронного подхода состоит в объединении элементов в интегрированные модули на этапах проектирования, создания и объединения совместно с интерфейсными компонентами при эксплуатации МС в технологических процессах. Интегрированные МС отличаются высокой надежностью, устойчивостью к неблагоприятным внешним воздействиям, точностью выполняемых движений, модульностью и компактностью конструкции. С точки зрения использования их в технологических процессах это целостные изделия удобные в работе, в настройке и программировании движений.

Но интегрированные МС имеют и отрицательную сторону – они менее гибки, то есть обладают ограниченными возможностями для модернизации и реконфигурации. Поэтому в технологических процессах применяются МС различного уровня интеграции, что дает широкий выбор для выполнения технологических автоматизированных производств.

Выделяют три метода интеграции ММ:

1. Первый метод заключается в исключении из их структуры промежуточных преобразователей и соответствующих интерфейсов. Это наиболее глубокий уровень интеграции.

2. Второй метод предполагает аппаратно-конструктивное объединение устройств различной физической природы в едином корпусе ММ (все в одном блоке).

3. Третий метод интеграции заключается в переносе функциональной нагрузки от механических узлов к интеллектуальным устройствам. Это придает ММ гибкость, так как их легко перепрограммировать на новую задачу. Этот метод позволяет минимизировать механическую сложность ММ.

В ММ применяются ВМД[11], заполняющие пару «двигатель + механический преобразователь движения» на один элемент двигатель. При этом исключаются механические преобразователи и интерфейс. Используются как угловые, так и линейные двигатели.

В последнее время применяются в ММ на базе двигателей переменного тока так называемые «бессенсорные» способы управления. Стоимость их значительно ниже двигателей постоянного тока. Управление этими двигателями осуществляется на базе создания компьютерных моделей процессов, протекающих в них, и создании вычислительных процедур в реальном масштабе времени.

Применяются также ИСП[12], объединяющие электрические и электроинформационные преобразования. Объединение компьютерных устройств с ИСП позволяет получить новые интеллектуальные свойства ММ.