Các yêu cầu của điều khiển chuyển động

Động cơ thông dụng nhất trong môi trường công nghiệp và môi trường nhúng là động cơ bước, động cơ chổi than và động cơ DC không chổi than, tuy nhiên còn có nhiều lựa chọn khác. Mỗi động cơ đòi hỏi các tín hiệu đầu vào riêng giúp làm quay động cơ và chuyển điện năng thành cơ năng. Xét ở nghĩa rộng nhất, điều khiển chuyển động giúp bạn sử dụng động cơ nhằm đáp ứng tốt nhất các yêu cầu ứng dụng của bạn mà không cần phải giải quyết tất cả các vấn đề truyền tín...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các yêu cầu của điều khiển chuyển động Các yêu cầu của điều khiển chuyển độngĐộng cơ thông dụng nhất trong môi trường công nghiệp và môi trường nhúng là động cơbước, động cơ chổi than và động cơ DC không chổi than, tuy nhiên còn có nhiều lựa chọn khác. Mỗi động cơ đòi hỏi các tín hiệu đầu vào riêng giúp làm quay động cơ và chuyển điện năng thành cơ năng.Xét ở nghĩa rộng nhất, điều khiển chuyển động giúp bạn sử dụng động cơ nhằm đáp ứngtốt nhất các yêu cầu ứng dụng của bạn mà không cần phải giải quyết tất cả các vấn đềtruyền tín hiệu cấp thấp cần thiết để làm quay động cơ. Hình 1. Bộ điều khiển chuyển động là trung tâm của hệ thống điều khiển chuyển động.Ngoài ra, điều khiển chuyển động tạo ra các chức năng cấp cao, do đó bạn có thể thựchiện các ứng dụng tùy chỉnh một cách có hiệu quả dựa trên việc xây dựng các khối để tạora các giải pháp thực hiện các tác vụ thông thường như định vị chính xác, đồng bộ hóanhiều trục, chuyển động với tốc độ, gia tốc và hãm tốc độ xác định.Do hầu hết động cơ được vận hành trong hoàn cảnh tạm thời, các công cụ điều khiểnchuyển động cần thiết để thích ứng với tải khác nhau và điều kiện thay đổi, đòi hỏi thuậttoán điều khiển xử lí phức tạp và phản hồi thông tin từ hệ thống cơ khí. Cuối cùng nhưngkhông kém phần quan trọng, các tác vụ chuyển động thường có ý nghĩa đặc biệt vàthường sử dụng máy móc có thể gây hại cho con người xung quanh. Do vậy, các chứcnăng an ninh như công tắc giới hạn và các kênh I/O được sử dụng để thu thập thông tintrạng thái đồng thời thực hiện các thủ tục đóng cắt.Các thành phần hệ thống điều khiển chuyển độngSơ đồ trên hình 1 minh họa các thành phần thiết yếu của một hệ thống điều khiển chuyểnđộng.Đặc trưng đối với ứng dụng của bạn là phần mềm ứng dụng mà bạn phát triển. Phần mềmứng dụng bao gồm nhiều lớp tùy chọn. Thường thì có một ứng dụng giao diện người sửdụng cung cấp khả năng tương tác người vận hành. Rất nhiều các ứng dụng chuyển độngcó các lớp ứng dụng xử lí cảnh báo và kết nối cơ sở dữ liệu để nối với một hệ thốngSCADA. Chúng cũng có các hướng dẫn điều khiển chuyển động được thực hiện bởi bộđiều khiển chuyển động. Nhà sản xuất bộ điều khiển chuyển động tạo ra môi trường pháttriển mà bạn sử dụng để phát triển phần mềm ứng dụng.Với chỉ dẫn đã được nhắc đến ở trên, bộ điều khiển chuyển động tạo ra cácprofile chuyển động. Dựa vào các profile này, bộ điều khiển gửi các tín hiệu (thường làcác tín hiệu ±10 V hoặc tín hiệu bước và tín hiệu định hướng) thông qua một bộ khuyếchđại, hay một truyền động tới động cơ. Nhiệm vụ của bộ khuyếch đại là đưa tín hiệu từ bộđiều khiển và biến đổi chúng thành tín hiệu làm cho động cơ chuyển động.Khi động cơ chuyển động, thiết bị phản hồi – thường là một cảm biến vị trí – đưa thôngtin vị trí trở lại bộ điều khiển để đóng vòng lặp điều khiển. Từ cảm biến vị trí này, bộđiều khiển chuyển động biết được vị trí của động cơ và có thể suy ra được vận tốc màđộng cơ đang chuyển động. Mặc dù các thiết bị phản hồi cung cấp phản hồi vị trí, đôi khilà thông tin phản hồi đặc biệt như dữ liệu từ một cảm biến áp suất hay cảm biến đo độrung, cần được gửi trở lại bộ điều khiển. Hình 2. Kiến trúc bộ điều khiển chuyển độngKiến trúc bộ điều khiển chuyển độngMột bộ điều khiển chuyển động đóng vai trò như bộ não của hệ thống điều khiển chuyểnđộng và tính toán từng quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu. Bộ điều khiển chuyển độngsử dụng các quỹ đạo mà nó tính toán để xác định lệnh momen xoắn thích hợp để gửi tớibộ khuyếch đại động cơ đồng thời gây ra chuyển động. Bộ điều khiển cũng phải đóngvòng lặp điều khiển và quản lí điều khiển giám sát bằng cách giám sát các giới hạn vàđiểm dừng khẩn cấp nhằm đảm bảo hoạt động an toàn. Mỗi một hoạt động này cần phảidiễn ra thời gian thực nhằm đảm bảo độ tin cậy, chính xác, ổn định và an toàn cao ở mứccần thiết để tạo ra một hệ thống điều khiển chuyển động có khả năng hoạt động.Các nhiệm vụ khác nhau mà một bộ điều khiển chuyển động phải thực hiện, gồm:Điều khiển giám sát – Cung cấp chuỗi lệnh và sự phối hợp cần thiết để thực hiện các hoạtđộng cụ thể như sau:- Khởi tạo hệ thống.- Quản lí sự kiện- Phát hiện lỗi.Tạo quỹ đạoVòng lặp điều khiểnI/ONational Instruments (NI) đem đến 2 cách tiếp cận để triển khai các hệ thống điều khiểnchuyển động công suất cao:Các bộ điều khiển chuyển động plug-in DSP-based cho PCI hoặc PXI.Các bộ điều khiển chuyển động sử dụng NI LabVIEW NI SoftMotion Module Hình 3. Các bộ điều khiển chuyển động plug-in DSP-BasedBộ điều khiển chuyển động plug-in DSP-BasedNI cung cấp các bộ điều khiển chuyển động plug-in từ các bộ điều khiển công suất caođáp ứng các yêu cầu phức tạp đến các bộ điều khiển chuyển động chi phí thấp hơn phụcvụ các ứng dụng chuyển động điểm tới điểm với công suất mạnh mẽ. Để đảm bảo tốc độcập nhật servo cao tới 30 kHz cho các ứng dụng có độ chính xác ca ...