隨著大型企業(yè)自動化程度越來越高,對伺服電機的要求也在提高,電機作為自動控制系統(tǒng)中的一類重要元件,其可靠性、精度和響應快慢直接影響到控制系統(tǒng)的工作性能,是不容忽視的重要環(huán)節(jié)。因此,伺服電機的ddc有著很高的應用價值和廣闊的應用前景。
伺服電機的傳統(tǒng)控制方法
由于外部給定的電機速度為模擬量,常常需要a/d模塊將模擬量轉換成數字量,伺服電機驅動器接收到數字信號后再控制電機運轉。這種傳統(tǒng)的控制伺服電機驅動器的方法,應用時間長。但它的可靠性不高,存在一定程度的零漂。同時考慮到a/d模塊的費用,這種方法成本也就較高。
伺服電機的直接數字控制
隨著電腦的飛速升級,微軟開發(fā)的windows操作系統(tǒng)和可視化編程工具如:visual basic,visual c++的普及,越來越多的工業(yè)領域都采用工控機進行自動控制。通過工控機和下位機的通信,不僅為操作員提供了友好的人機界面,而且操作簡單易學,可靠性不亞于手動控制。
伺服電機的直接數字控制就是直接利用工控機和驅動器通信,工控機通過串行通信將數字量傳送給伺服電機驅動器,從而達到控制電機運轉的目的。由于是數字信號直接控制,消除了零漂,可靠性得到了提高。而且,不需要將模擬量轉換成數字量,無需購買a/d模塊,降低了成本。目前許多廠家出產的伺服電機驅動器都配有通信端口及通信協(xié)議。通信協(xié)議簡單可靠,用戶可以方便地完成通信程序。這樣可直接在工控機上控制電機,根據工藝要求,方便地修改各種參數,從而改變電機速度等。
應用實例
將伺服電機的ddc應用于sz絞光纖成纜生產線監(jiān)控系統(tǒng),該生產線使用的是panasonic公司的minasa系列的交流伺服電機驅動器。這種系列的驅動器自帶串行通訊口,并有詳細的通信協(xié)議說明書。工控機可以直接通過自帶的com1,com2與驅動器通信。監(jiān)控系統(tǒng)要求達到的控制要求是:能在工控機上控制電機,使得電機能平緩地加速和減速。提供友好的人機界面,方便地修改參數, 實時顯示電機當前狀態(tài)。
·通信協(xié)議
驅動器提供很多參數號,將各種功能細分。其中涉及到通信控制的參數有:
參數號05h
內外速度控制(內部給定為1、外部給定為0)有內部給定時通訊傳送的數據才有效, 這是使用通信控制的前提條件。廠家出廠設置為0。
參數號53h
內部速度:通信將要求達到的電機速度傳送給這個參數。
地址:當有很多個驅動器需要通信,可通過rs2485將它們串起來。用不同的地址來區(qū)分,范圍為01h~0fh,在驅動器的表面可以設置和查看。
本系統(tǒng)只使用到一個驅動器,通信用rs2232來實現,地址為01h。傳送數據的格式如圖2所示(以傳送數值為278為例)。
·軟件實現
軟件部分是用微軟的面向對象化編程工具visual c++開發(fā)實現的。microsoft公司在windows提供了一個串口通訊控件,通過設置這個控件的屬性,就可以簡單實現通訊。由于在本監(jiān)控系統(tǒng)是基于文檔而不是對話框類的,所以先要在oncreate()函數里創(chuàng)建通訊控件并打開端口即可。
實測結果
正常生產時,電機速度為975r/min,啟動時速度變化如圖3所示。從圖3可以看到,速度變化趨勢呈線性化,滿足生產要求。升速時間小于6s超調小,有更高的穩(wěn)定性,誤差小于0.01s。
·利用通訊控制,驅動器直接得到的是數字信號,不需要進行模/數轉換,節(jié)約了一個a/d模塊,這種方法成本低。
·伺服電機的ddc的基本思想是直接采用數字量控制,可以徹底消除模擬量控制帶來的零漂影響,可靠性得到了很大的提高。
·在工控機上對驅動器進行控制,通訊時間最多需要80ms。時間很短, 驅動器接收到數據后可以馬上驅動電機, 符合實際生產要求。
·根據廠家的實際工藝要求,在工控機上可以靈活地調整參數而且可以將電機控制得比傳統(tǒng)控制要好。通過通訊,可以人為地控制積分過程,很好地實現控制要求。
·伺服電機的ddc可以方便實現復雜的控制算法。通過模擬量控制是無法實現的。伺服電機的直接數字控制可廣泛應用于各個領域,控制效果好,提高了系統(tǒng)的可靠性、快速性,有很好的應用前景。