(Confidential For Internal Use Only)Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.1运动控制基础陆俊15201142151Commercial Engineer(Motion)(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.2课程内容1. 什么是运动控制系统2. 运动控制产品 3. 设计和开发软件 (Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.3课程内容1. 什么是运动控制系统(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.4哪里会用到运动控制？ ConvertingPrintWebcontrol（顺序生产，印刷，薄膜控制） Packaging（包装，以及自动装配设备） Metal Forming（金属成型） Spinning（纺织相关） See link(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.5什么是运动控制系统？ 您可能会经常听到下面这些名词 Servo MotorServo Motor伺服电机伺服电机 Servo DriveServo Drive驱动器驱动器 Actuator & Transmission StageActuator & Transmission Stage执行和传动机构执行和传动机构 Motor CurrentMotor Current电机电流电机电流 Motor VoltageMotor Voltage电机电压电机电压 Motion ControllerMotion Controller运动控制器运动控制器 Motion Controller SoftwareMotion Controller Software运动控制软件运动控制软件 Overtravel SwitchOvertravel Switch行程限位行程限位 Home SwitchHome Switch回零回零 BrakeBrake抱闸抱闸(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.6什么是运动控制系统？ Flash 1.Pick and Place 2.Rotary Knife 3.Smart Belt Video 1.Bamatec 2.Stamat30 3.Stamat180 4.PakmaticLoadTableMovementPositive Overtravel Limit SwitchHome Limit SwitchNegative Overtravel Limit SwitchTransmission StageMachineryMotor with FeedbackBallscre w举例举例(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.8运动控制系统的组成各类控制器单片机运动控制器PLC/PAC工业PC数控系统编程软件伺服参数软件接口网络RS232/422/485DeviceNetSercosEtherNet步进电机伺服电机同步伺服电机异步伺服电机直线电机负载反馈编码器光栅尺传动机构同步带减速机链轮链条齿轮齿条驱动器直流驱动交流驱动被移动的 机械设备带反馈和运 I/O的电机电机驱动单元智能控制器编程和操作 接口软件(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.9伺服电机负载承载平台运动给定信号 电机电 源位置反馈位置反馈伺服 驱动器运动控制器 PLC正向行程限位回零限位反向行程限位传动机构机械设备运控软件丝杠运动控制系统的组成运动控制系统的组成阴影部分说明了主要的运动控制系统的组成。通过这个简单的直线运动设备阴影部分说明了主要的运动控制系统的组成。通过这个简单的直线运动设备 ，我们将解释各个部分细节。，我们将解释各个部分细节。Actuators 执行机构 在这个例子中，将旋转运动转换成直线运动。典型 的是滚珠丝杠。当电机旋转，丝杠的旋转会带动负载的移动。电机的旋转 方向决定了负载移动的方向。Transmission Stages 传动机构- 电机通常不直接和负载相连，而是通过传 动机构连接，用来匹配之间的转速、惯量和扭矩的匹配。典型为同步带、 齿轮等。LoadTableMovementPositive Overtravel Limit SwitchHome Limit SwitchNegative Overtravel Limit SwitchTransmission StageMachineryMotor with FeedbackBallscrew运动执行和传动机构运动执行和传动机构(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.11Motor with FeedbackCommand Signal Motor PowerPosition FeedbackPosition FeedbackServo DriveMotion ControllerMotion SoftwareServo MotorsServo Motors伺服电机伺服电机 将电能转将电能转 换成旋转运动。通常的伺服电机换成旋转运动。通常的伺服电机 带有反馈装置，将位置值返回给带有反馈装置，将位置值返回给 运动控制系统。运动控制系统。伺服电机伺服电机Servo MotorServo Motor(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.12Motor with Feedback Motor PowerServo DriveServo Motor FeedbackServo Motor Feedback 伺服电机反馈设备通常安装在电机上，用来提供实际位置伺服电机反馈设备通常安装在电机上，用来提供实际位置 反馈给控制器，以确保位置精度。反馈类型的选择则取决于实际应用和用户需求。反馈给控制器，以确保位置精度。反馈类型的选择则取决于实际应用和用户需求。 目前有很多不同的反馈检测技术和产品可供选择。目前有很多不同的反馈检测技术和产品可供选择。Feedback Types EncodersAbsolute (Maintain Axis Position when power is lost)Incremental (Lose Axis Position when power is lost)Resolvers (very rugged)Stegmann Hyperface (Absolute Encoder with high resolution feedback)Position FeedbackPosition Feedback To Motion Controller伺服电机伺服电机反馈的概念反馈的概念(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.13MassMotor with FeedbackMotor PowerPosition FeedbackServo DriveGravityMotor BrakeMechanical Brake OptionVertical Applicatio n伺服电机可以选择带有抱闸装伺服电机可以选择带有抱闸装 置。例如在垂直负载应用中，置。例如在垂直负载应用中， 为了防止在电机失电的情况下为了防止在电机失电的情况下 自由落体状况的发生。自由落体状况的发生。通常，在抱闸线圈通电的时候通常，在抱闸线圈通电的时候 ，弹簧压紧，抱闸处于打开状，弹簧压紧，抱闸处于打开状 态；而当电机失电，抱闸在弹态；而当电机失电，抱闸在弹 簧作用下关闭，防止轴的坠落簧作用下关闭，防止轴的坠落 。在其他需要的场合，也需要使在其他需要的场合，也需要使 用抱闸电机。用抱闸电机。伺服电机伺服电机抱闸的概念抱闸的概念(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.14Motor with FeedbackCommand Signal Motor PowerPosition FeedbackPosition FeedbackServo DriveMotion ControllerMotion SoftwareServo Drives Servo Drives 伺服驱动伺服驱动 接受运动控制器的指令信号，控制接受运动控制器的指令信号，控制 电机所提供的速度和扭矩（电流），要完成这些，驱动器需电机所提供的速度和扭矩（电流），要完成这些，驱动器需 要将主进线电能转换成电机所需要的电压和电流，以完成控要将主进线电能转换成电机所需要的电压和电流，以完成控 制要求。制要求。Plant Power伺服驱动伺服驱动Servo DriveServo Drive(Confidential For Internal Use Only) Copyright 2007 Rockwell Automation, Inc. All rights reserved.15Motor with FeedbackMotor Power( 3 phase) Motor CurrentMotor VoltageServo DriveServo Drives Servo Drives 伺服驱动伺服驱动 主要控制主要控制 2 2 个电机参数个电机参数 Motor Current Motor Current 电流电流(3-phase)(3-phase) 和电机输出扭矩和电机输出扭矩 成正比成正比 Motor Voltage(3-phase)Motor Voltage(3-phase) 和电机转速成正比和电机转速成正比Typical Servo Drive Line Voltage100-240VAC (Single Phase)100-240VAC (3-Ph