3.0 交流伺服系統(tǒng)的分類(lèi)
交流伺服系統(tǒng)根據(jù)其處理信號(hào)的方式不同,可以分為模擬式伺服、數(shù)字模擬混合式伺服和全數(shù)字式伺服;如果按照使用的伺服電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)不同,又可分為兩種:一種是用永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng),包括方波永磁同步電動(dòng)機(jī)(無(wú)刷直流機(jī))伺服系統(tǒng)和正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng);另一種是用鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)。二者的不同之處在于永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)中需要采用磁極位置傳感器而感應(yīng)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)中含有滑差頻率計(jì)算部分。若采用微處理器軟件實(shí)現(xiàn)伺服控制,可以使永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)和鼠籠型異步伺服電動(dòng)機(jī)使用同一套伺服放大器。
4.0 交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展與數(shù)字化控制的優(yōu)點(diǎn)
伺服系統(tǒng)的發(fā)展緊密地與伺服電動(dòng)機(jī)的不同發(fā)展階段相聯(lián)系,伺服電動(dòng)機(jī)至今已有五十多年的發(fā)展歷史,經(jīng)歷了三個(gè)主要發(fā)展階段:
第一個(gè)發(fā)展階段(20世紀(jì)60年代以前),此階段是以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓伺服馬達(dá)或以功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)為中心的時(shí)代,伺服系統(tǒng)的位置控制為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。
第二個(gè)發(fā)展階段(20世紀(jì)60-70年代),這一階段是直流伺服電動(dòng)機(jī)的誕生和全盛發(fā)展的時(shí)代,由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能,很多高性能驅(qū)動(dòng)裝置采用了直流電動(dòng)機(jī),伺服系統(tǒng)的位置控制也由開(kāi)環(huán)系統(tǒng)發(fā)展成為閉環(huán)系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域,永磁式直流電動(dòng)機(jī)占統(tǒng)治地位,其控制電路簡(jiǎn)單,無(wú)勵(lì)磁損耗,低速性能好。
第三個(gè)發(fā)展階段(20世紀(jì)80年代至今),這一階段是以機(jī)電一體化時(shí)代作為背景的,由于伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及其永磁材料、控制技術(shù)的突破性進(jìn)展,出現(xiàn)了無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)(方波驅(qū)動(dòng)),交流伺服電動(dòng)機(jī)(正弦波驅(qū)動(dòng))等種種新型電動(dòng)機(jī)。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,因?yàn)槲㈦娮蛹夹g(shù)的快速發(fā)展,電路的集成度越來(lái)越高,對(duì)伺服系統(tǒng)產(chǎn)生了很重要的影響,交流伺服系統(tǒng)的控制方式迅速向微機(jī)控制方向發(fā)展,并由硬件伺服轉(zhuǎn)向軟件伺服,智能化的軟件伺服將成為伺服控制的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。
伺服系統(tǒng)控制器的實(shí)現(xiàn)方式在數(shù)字控制中也在由硬件方式向著軟件方式發(fā)展;在軟件方式中也是從伺服系統(tǒng)的外環(huán)向內(nèi)環(huán)、進(jìn)而向接近電動(dòng)機(jī)環(huán)路的更深層發(fā)展。
PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間
為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力,提高其可靠性,PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制,PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個(gè)主要原因,使得PLC的I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢得多,其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期,一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。
所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。
可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器,簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆,所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。
DCS和PLC的設(shè)計(jì)原理區(qū)別較大,PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的,70年代的PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制,首先應(yīng)用的是汽車(chē)制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令;并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作,來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求,并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行,以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器,在程序運(yùn)行過(guò)程中,每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1,程序從起始步(步序號(hào)為零)起依次執(zhí)行到最終步(通常為END指令),然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC,循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。程序計(jì)數(shù)器這樣的循環(huán)操作,這是DCS所沒(méi)有的。
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