伺服驅(qū)動器是現(xiàn)代運(yùn)動控制的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人及數(shù)控加工中心等自動化設(shè)備中。尤其是應(yīng)用于控制交流永磁同步電機(jī)的伺服驅(qū)動器已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。當(dāng)前交流伺服驅(qū)動器設(shè)計(jì)中普遍采用基于矢量控制的電流、速度、位置三閉環(huán)控制算法。該算法中速度閉環(huán)設(shè)計(jì)合理與否,對于整個伺服控制系統(tǒng),特別是速度控制性能的發(fā)揮起到關(guān)鍵作用。
伺服電機(jī)(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī),是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。
伺服電機(jī)可以控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確,可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制,并能快速反應(yīng),在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高等特性,可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類,其主要特點(diǎn)是,當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。
1975年前后,在原來采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器(DDC)的自控和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上,開發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制系統(tǒng)(DCS)。由于當(dāng)時計(jì)算機(jī)并不普及,所以開發(fā)DCS應(yīng)強(qiáng)調(diào)用戶可以不懂計(jì)算機(jī)就能使用DCS;同時,開發(fā)DCS還應(yīng)強(qiáng)調(diào)向用戶提供整個系統(tǒng)。此外,開發(fā)的DCS應(yīng)做到與中控室的常規(guī)儀表具有相同的技術(shù)條件,以可靠性、安全性。
DCS系統(tǒng)中,控制站作為一個完整的計(jì)算機(jī),它的主要I/O設(shè)備為現(xiàn)場的輸入、輸出處理設(shè)備,以及過程輸入/輸出(PI/O),包括信號變換與信號調(diào)理,A/D、D/A轉(zhuǎn)換。控制站是整個DCS的基礎(chǔ),它的可靠性和安全性為重要,死機(jī)和控制失靈的現(xiàn)象是不允許的,而且冗余、掉電保護(hù)、抗干擾、構(gòu)成防爆系統(tǒng)等方面都應(yīng)很有效而可靠,才能滿足用戶要求。
關(guān)于DCS控制站的系統(tǒng)軟件,包括實(shí)時操作系統(tǒng)、編程語言及編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)等,只是完善程度不同而已。第二代DCS控制站開始有面向過程語言和語言;第三代DCS控制站的系統(tǒng)軟件可以完成離線組態(tài)及在線修改控制策略。為了完成控制策略,對于順序控制和批量控制組態(tài)編程,各種DCS控制站采用不同的方法。
DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和語言功能等,其中工程師功能中包括系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)通用(Utility)功能,還有系統(tǒng)配置、操作標(biāo)記、趨勢記錄、歷史數(shù)據(jù)管理、總貌畫面組態(tài)、控制站組態(tài)、工藝單元或區(qū)域組態(tài)等。
安全回路是保護(hù)負(fù)載或控制對象以及防止操作錯誤或控制失敗而進(jìn)行連鎖控制的回路。在直接控制負(fù)載的同時,安全保護(hù)回路還給PLC輸入信號,以便于PLC進(jìn)行保護(hù)處理。安全回路一般考慮以下幾個方面。
(1)短路保護(hù)應(yīng)該在PLC外部輸出回路中裝上熔斷器,進(jìn)行短路保護(hù)。好在每個負(fù)載的回路中都裝上熔斷器。
(2)互鎖與聯(lián)鎖措施除在程序中電路的互鎖關(guān)系,PLC外部接線中還應(yīng)該采取硬件的互鎖措施,以確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。
(3)失壓保護(hù)與緊急停車措施PLC外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施,當(dāng)臨時停電再恢復(fù)供電時,不按下“啟動”按鈕PLC的外部負(fù)載就不能自行啟動。這種接線方法的另一個作用是,當(dāng)特殊情況下需要緊急停機(jī)時,按下“急?!卑粹o就可以切斷負(fù)載電源,同時“急?!毙盘栞斎隤LC。
(4)極限保護(hù)在有些如提升機(jī)類超過限位就有可能產(chǎn)生危險的情況下,設(shè)置極限保護(hù),當(dāng)極限保護(hù)動作時直接切斷負(fù)載電源,同時將信號輸入PLC。
整個系統(tǒng)工作流程可以簡單描述如下:系統(tǒng)上電后,DSP由flash實(shí)現(xiàn)自舉,并運(yùn)行引導(dǎo)程序,之后轉(zhuǎn)入EDMA等待狀態(tài),F(xiàn)PGA初始化后等待外部圖像采集命令,收到圖像采集命令后開始進(jìn)行圖像采集,并對采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理,預(yù)處理后的圖像經(jīng)過FIFO緩沖,在存儲一定量的數(shù)據(jù)之后,F(xiàn)PGA通過半滿信號向DSP發(fā)送EDMA請求,等待DSP響應(yīng),DSP一旦收到來自FPGA的EDMA請求,立即建立EDMA通道,從FIFO中讀取數(shù)據(jù)到L2存儲器,存滿一幀圖像后DSP開始圖像壓縮,等待一幅圖像壓縮完成之后,DSP會向FPGA發(fā)送中斷信號,F(xiàn)PGA在收到中斷信號后開始從 FIFO中讀取壓縮后的圖像數(shù)據(jù)。一幀數(shù)據(jù)讀完后,判斷編碼信號是否有效,如果有效則按同樣的規(guī)則對下一幀圖像進(jìn)行壓縮,如果無效則通知DSP結(jié)束。
所屬分類:PAC/PLMC控制器/CPU模塊
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