کنترل حرکت به طور کلی به معنی استفاده از سیستم های فرمان یار و یا پله ای به عنوان نیروی حرکت دادن یک بار معین است. این سیستم های کنترل حرکت قادر به کنترل دقیق سرعت، موقعیت و گشتاور هستند.
کاربرد هایی که نیاز به موقعیت یابی محصول، همزمانی عناصر جداگانه، یا حرکت استارت – توقف سریع دارند، همگی برای استفاده از کنترل حرکت مناسب هستند. PLC ها توانایی ارائه سیگنال های مورد نیاز را برای فرماندهی این سیستم های فرمان یار و پله ای به روش مقرون به صرفه و دیجیتال (بدون نویز) دارند.
موضوع مرتبط: آموزش tia portal
اجزای سیستم کنترل حرکت مبتنی بر PLC
در یک سیستم کنترل حرکت معمولی سه جزء پایه ای وجود دارد: کنترلر، درایو (گاهی به عنوان تقویت کننده شناخته می شود) و موتور. طراحی مسیر یا محاسبات خط سیر در کنترلر انجام می شود، که سیگنال های فرمان ولتاژ پایین را به محرک می فرستد، که به نوبه خود ولتاژ و جریان لازم را به موتور اعمال می کند که منجر به حرکت مورد نظر می شود.
گاهی اوقات ابزار بازخورد بر روی موتور یا بار برای اطلاع دادن به محرک یا کنترلر با جزییات خاص در مورد حرکت واقعی محور موتور یا بار استفاده می شود. این اطلاعات بازخوردی برای افزایش دقت حرکت مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند برای جبران تغییرات دینامیکی که ممکن است در بار رخ دهد، مانند تغییرات در جرم، اصطکاک یا سایر اختلالات مورد استفاده قرار گیرد.
سیستم های فرمان یار در یک روش حلقه بسته عمل می کنند و از تغییر گشتاور خروجی برای جابجایی به موقعیت فرمان داده شده یا توقف در آن استفاده می کنند، در حالی که اکثر سیستم های پله ای به طور معمول کنترل موقعیت حلقه باز را فراهم می کنند (یک موتور پله ای با نیروی کامل حرکت می کند تا یا به موقعیت فرمان داده شده برسد یا در این تلاش شکست بخورد).
نحوه عملکرد سیستم کنترل حرکت
انتخاب کنترل حلقه باز در مقابل کنترل حلقه بسته به عوامل زیادی بستگی دارد و هر دو روش های مفیدی برای کنترل حرکت هستند. کنترلر های مبتنی بر PLC می توانند برای هر یک از این دو نوع سیستم مورد استفاده قرار گیرند. کاربرد هایی که می توانند با یک PLC و قطعات فرمان یار – پله ای کم هزینه انجام شوند عبارتند از: برش به طول، حرکت جداول یا نوار نقاله ها، و جداول x / y (پلاتر/برش دهنده/روتر/قرار دهنده).
سیگنال های “پالس و جهت” کلاسیک که به طور گسترده در PLC ها مورد استفاده قرار می گیرند، روشی ارزان و بدون نویز (دیجیتال) برای کنترل حرکت دقیق ارایه می کنند.
در همین خصوص بخوانید: آموزش plc (فیلم آموزشی به زبان فارسی)
افزودنی ها یا بلوک های عملکرد در منطق نردبانی PLC به طور معمول برای برنامه نویسی مورد استفاده قرار می گیرند و درک و نگهداری آن ها برای کارکنان کارخانه آسان است. کنترلر های PLC با قابلیت پالس و هدایت در حالی که معمولا به چند محور کنترل و محل هایی که هماهنگی بین محورها کم است محدود می شوند، مناسب بسیاری از کاربردهای حرکت هستند.
اغلب، PLC های کم هزینه از قبل برای کنترل منطقی ماشین آلات مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند وظایف حرکت را با افزودن یک کارت خروجی پالس و مقداری برنامه نویسی انجام دهند. این امر می تواند نیاز به ادغام کنترلر منطقی با یک کنترلر حرکتی جداگانه را حذف کند. سازندگان ماشین نیز می توانند زمان قابل توجهی را هنگام پیاده سازی سیستم های مبتنی بر PLC ذخیره کنند، به خصوص اگر آن ها از قبل با PLC و نرم افزار برنامه نویسی آن آشنا باشند.
انواع سیگنال ها
در یک سیستم کنترل حرکت معمولی مبتنی بر PLC، کارت های خروجی پالس سرعت بالا در PLC مورد استفاده قرار می گیرند تا یک “قطار پالس” برای هر درایو فرمان یار یا پله ای ایجاد کنند. درایو پالس را دریافت می کند و اهرم موتور را به مقدار تعیین شده ای برای هر پالس حرکت می دهد.
سیستم های پله ای معمول ممکن است به ازای هر پالس ۲۰۰/۱ از یک چرخش کامل را انجام دهند، در حالی که سیستم های ریز-پله ای یا فرمانیار ممکن است به ازای هر پالس ورودی به اندازه ۱۰۰۰۰/۱ از یک چرخش کامل حرکت کنند. مقدار حرکت ناشی از یک پالس را می توان در درایو تنظیم کرد تا یک راه کار مطلوب یا یک سرعت بالای لازم بدست آید.
یک سیگنال جداگانه برای تعیین جهت حرکت استفاده می شود. این روش کنترل، “پله و جهت” نامیده می شود. روش “جهت عقربه های ساعت/خلاف جهت عقربه های ساعت” که یک روش مشابه با عملکرد یکسان است، از یک قطار پالس جداگانه برای هر مسیر حرکت استفاده می کند.
این روش تا حدودی محبوبیت کمتری دارد، اما در برخی کاربردها دارای مزایایی است. سازوکار الکترونیکی را معمولا می توان در درایو فعال کرد تا اجازه حرکت با رزولوشن بالا در سرعت های پایین و نیز یک حالت با سرعت بالا برای حرکت سریع تر با رزولوشن کم تر را بدهد.
اگر بازخورد رمزگذار در این نوع سیستم ها استفاده شود معمولا در سطح درایو انجام می شود. دو سیگنال سیم بندی شده ساده از درایو به PLC، «خطای درایو» و «درایو در موقعیت»، اغلب برای مطلع کردن PLC از خطا و / یا تکمیل هر حرکت مورد استفاده قرار می گیرند.
تکامل فن آوری کنترل حرکت الکتریکی
سیستم های کنترل حرکت الکتریکی به عنوان جایگزینی برای سیستم های حرکتی هیدرولیک پا به عرصه گذاشتند. برای بیشتر سیستم های الکتریکی با سایز کوچک تر چند وات تا حدود چند کیلووات، کنترل حرکت الکتریکی رایج شده است، در حالی که سیستم های هیدرولیکی همچنان در کاربردهای بزرگ تر با سایز تقریبا ۵ کیلو وات و بالاتر که در آن ها انرژی الکتریکی غیر عملی یا غیرقابل دسترسی است یا محیط سخت و شدید است تسلط دارند.
سیستم های الکتریکی بیشتر با محیط کارخانه سازگار هستند، مزاحمت کم تری دارند، و نصب کردن آن ها نسبت به لوله کشی مورد نیاز هیدرولیک آسان تر است. سیستم های فرمان یار اولیه معمولا در حالت سرعت یا گشتاور فعالیت می کردند، سیگنال های فرمان آنالوگ را می پذیرفتند ، و علی رغم مشکلات مربوط به نویز و دریفت برق، کاملا موفق بودند. کنترلرهای اولیه مبتنی بر PLC از کارت های خروجی آنالوگ برای ارایه سیگنال های فرمان سرعت یا گشتاور استفاده می کردند.
در همین رابطه بخوانید: آموزش wincc
در حالی که سیگنال های کنترل آنالوگ هنوز در برخی سیستم ها استفاده می شوند، اغلب سیستم های حرکتی مدرن به نوعی از کنترل دیجیتال کوچ کرده اند. ظهور درایو فرمان یار دیجیتال با قابلیت بستن حلقه موقعیت، یک گام بزرگ دیگر به جلو بود. در حال حاضر انواع جدیدی از سیگنال ها بین کنترلر و درایو برای ارسال فرمان های موقعیت به این درایوهای فرمان یار دیجیتال مورد نیاز است.
سه سیگنال کنترلی رایج که توسط کنترلر های حرکت مبتنی بر PLC مورد استفاده قرار می گیرند، سیگنال های پالس و جهت توضیح داده شده، سیگنال های مجزا به یک درایو هوشمند یا حرکت دقیق، و ارتباطات فیلدباس هستند.
درایو راه انداز موتور
رابط پالس و جهت که در اصل برای سیستم های پله ای طراحی شده بود، اکنون به یک ویژگی استاندارد در اکثر محصولات فرمان یار تبدیل شده است. امروزه یک PLC با خروجی سرعت بالا یکی از روش های مقرون به صرفه برای کنترل حرکت است.
هیچ فرایند هوشمندی برای راندن بار نیاز نیست و همه برنامه نویسی ها در PLC انجام می شود. تقریبا تمام PLC های Automation Direct نوعی از خروجی پالس سرعت بالا را عرضه می کنند. علاوه بر مزیت قیمت پایین برای اجزای پله ای، همه دستورالعمل های حرکت و منطقی برای صرفه جویی قابل توجه در زمان در نرم افزار PLC برنامه نویسی می شوند.
درایو های حرکت دقیق دو گزینه دیگر را برای کنترل مبتنی بر PLC ارائه می دهند. درایو های حرکت دقیق شامل یک کنترلر مستقل هستند که در درایو فرمان یار و یا پله ای به صورت داخلی ساخته شده است. این دستگاه های تک محور دارای قابلیت ورودی/خروجی هستند و می توانند پروفایل های حرکت را براساس یک PLC یا ورودی از دنیای واقعی اجرا کنند.
این نوع درایو اغلب شامل یک اتصال فیلدباس است و می تواند حرکات را براساس فرمان ها و پارامترهای دریافتی از طریق چنین اتصالی اجرا کند.
بررسی یک مثال
برای مثال، خط محصولات فرمان یار SureServo از Automation Direct درایو های حرکت دقیق هستند. درایوهای SureServo می توانند با پارامترهایی برای حداکثر ۸ پروفایل حرکت جداگانه برنامه ریزی شوند، که پس از آن می تواند از طریق ورودی های مجزا از یک PLC یا سیگنال از دستگاه های دیگر، حتی دکمه های فشاری، آغاز شود.
این حرکات می تواند شامل شتاب های دقیق تعریف شده توسط کاربر برای تعیین سرعت ها باشد، به همراه کاهش سرعت دقیق و برنامه ریزی شده برای توقف در موقعیت های از پیش تعیین شده. سرعت های پویا و کاربرد دقیق گشتاور نیز ممکن است.
پارامترها برای سرکوب لرزش (فیلتر های شکاف)، محدوده اینرسی بار، افزایش نیروی متناسب و صحیح، و بسیاری دیگر نیز می توانند برای کاربردهای خاص در درایو SureServo تنظیم شوند. SureServo دو حالت تنظیم خودکار تطبیقی ارائه می دهد، که به تنظیم سیستم در حین عمل ادامه می دهند.
خط تولید محصولات پله ای AutomationDirect SureStep همچنین شامل مدل هایی از درایو با محرک های دقیق داخلی است که قابلیت های مشابهی را ارایه می دهند.
محصولات SureServo همچنین دارای یک رابط Modbus داخلی هستند. PLC های دارای قابلیت Modbus می توانند از طریق ارتباط Modbus حرکاتی را آغاز کرده و پارامترهایی را بر روی درایو SureServo دانلود کنند. لینک Modbus همچنین می تواند اطلاعات مربوط به عملکرد و وضعیت موتور فرمان یار و سیستم درایو را برای کنترلر تامین کند.
چندین سیستم SureServo را می توان از طریق یک درگاه Modbus در PLC کنترل کرد. توانایی SureServo برای دانلود پروفایل های حرکت سفارشی از PLC در حین کار، و اجرای این حرکات بر اساس فرمان ها، منجر به نهایت انعطاف پذیری و کنترل در یک کنترلر حرکت مبتنی بر PLC می شود.
نقشه کارت ها در کنترل حرکت مبتنی بر PLC
ماژول های کنترل حرکت برای PLC ها هر ساله توانایی های خود را افزایش می دهند. ماژول های خروجی سرعت بالای ارایه شده توسط AutomationDirect در حال حاضر دارای فرکانس های خروجی تا ۱ مگاهرتز هستند. ماژول خروجی سرعت بالای Productivity2000 دو کانال خروجی ۱ مگاهرتزی ارایه می دهد که می تواند باعث تنظیمات رزولوشن بسیار بالا در درایو، و در صورت نیاز، سرعت بسیار بالای موتور شود.
این کارت های خروجی سرعت بالا به گونه ای طراحی شده اند که «هم-ریزپردازنده» های ارزان باشند که قادر به اجرای منطق غیر همزمان با اسکن PLC هستند.
نقش نرم افزار PLC در کنترل حرکت
نرم افزار نیز نقش بزرگی را در تکامل ماژول های تخصصی PLC برای کاربردهای کنترل مجزا و ترکیبی ایفا می کند. پیشرفت ها در نرم افزار که پیکربندی گرافیکی بصری را ممکن می کنند نیاز به مقادیر زیاد منطق نردبانی که قبلا در ابتدای PLC مورد نیاز بود را از بین می برند.
برنامه های پیکربندی کلیک – محور مبتنی بر مایکروسافت ویندوز در حال رایج تر شدن هستند و باعث صرفه جویی قابل توجهی در زمان برای برنامه نویسان و پرسنل نگهداری می شوند. با این پیشرفت ها در فن آوری PLC، PLC ها تا سال های زیادی جوابگوی نیازهای کاربردهای کنترل ماشین خواهند بود.
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.