MTC101-運動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)

MTC101-運動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)第一頁，共45頁。課程內(nèi)容1.什么是運動控制系統(tǒng)2.運動控制產(chǎn)品

3.設(shè)計和開發(fā)軟件

2第二頁，共45頁。課程內(nèi)容1.什么是運動控制系統(tǒng)3第三頁，共45頁。哪里會用到運動控制？ConvertingPrintWebcontrol（順序生產(chǎn)，印刷，薄膜控制）Packaging（包裝，以及自動裝配設(shè)備）MetalForming（金屬成型）Spinning（紡織相關(guān)）Seelink4第四頁，共45頁。什么是運動控制系統(tǒng)？您可能會經(jīng)常聽到下面這些名詞ServoMotor 伺服電機ServoDrive 驅(qū)動器Actuator&TransmissionStage 執(zhí)行和傳動機構(gòu)MotorCurrent 電機電流MotorVoltage 電機電壓MotionController 運動控制器MotionControllerSoftware 運動控制軟件OvertravelSwitch 行程限位HomeSwitch 回零Brake 抱閘5第五頁，共45頁。什么是運動控制系統(tǒng)？FlashPickandPlaceRotaryKnifeSmartBeltVideoBamatecStamat30Stamat180Pakmatic6第六頁，共45頁。LoadTableMovementPositiveOvertravelLimitSwitchHomeLimitSwitchNegativeOvertravelLimitSwitchTransmissionStageMachineryMotorwithFeedbackBallscrew舉例第七頁，共45頁。運動控制系統(tǒng)的組成各類控制器單片機運動控制器PLC/PAC工業(yè)PC數(shù)控系統(tǒng)編程軟件伺服參數(shù)軟件接口網(wǎng)絡(luò)RS232/422/485DeviceNetSercosEtherNet步進電機伺服電機同步伺服電機異步伺服電機直線電機負載反饋編碼器光柵尺傳動機構(gòu)同步帶減速機鏈輪鏈條齒輪齒條驅(qū)動器直流驅(qū)動交流驅(qū)動被移動的機械設(shè)備帶反饋和運I/O的電機電機驅(qū)動單元智能控制器編程和操作接口軟件8第八頁，共45頁。伺服電機負載承載平臺運動給定信號

電機電源位置反饋位置反饋伺服驅(qū)動器運動控制器PLC正向行程限位回零限位反向行程限位傳動機構(gòu)機械設(shè)備運控軟件絲杠運動控制系統(tǒng)的組成陰影部分說明了主要的運動控制系統(tǒng)的組成。通過這個簡單的直線運動設(shè)備，我們將解釋各個部分細節(jié)。9第九頁，共45頁。Actuators執(zhí)行機構(gòu)

–在這個例子中，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動。典型的是滾珠絲杠。當電機旋轉(zhuǎn)，絲杠的旋轉(zhuǎn)會帶動負載的移動。電機的旋轉(zhuǎn)方向決定了負載移動的方向。TransmissionStages傳動機構(gòu)-

電機通常不直接和負載相連，而是通過傳動機構(gòu)連接，用來匹配之間的轉(zhuǎn)速、慣量和扭矩的匹配。典型為同步帶、齒輪等。LoadTableMovementPositiveOvertravelLimitSwitchHomeLimitSwitchNegativeOvertravelLimitSwitchTransmissionStageMachineryMotorwithFeedbackBallscrew運動執(zhí)行和傳動機構(gòu)第十頁，共45頁。MotorwithFeedbackCommandSignal

MotorPowerPositionFeedbackPositionFeedbackServoDriveMotionControllerMotionSoftwareServoMotors伺服電機將電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。通常的伺服電機帶有反饋裝置，將位置值返回給運動控制系統(tǒng)。伺服電機ServoMotor11第十一頁，共45頁。MotorwithFeedbackMotorPowerServoDriveServoMotorFeedback

伺服電機反饋設(shè)備通常安裝在電機上，用來提供實際位置反饋給控制器，以確保位置精度。反饋類型的選擇則取決于實際應(yīng)用和用戶需求。目前有很多不同的反饋檢測技術(shù)和產(chǎn)品可供選擇。FeedbackTypes

EncodersAbsolute(MaintainAxisPositionwhenpowerislost)Incremental(LoseAxisPositionwhenpowerislost)Resolvers(veryrugged)StegmannHyperface(AbsoluteEncoderwithhighresolutionfeedback)PositionFeedbackPositionFeedbackToMotionController伺服電機——反饋的概念12第十二頁，共45頁。MassMotorwithFeedbackMotorPowerPositionFeedbackServoDriveGravityMotorBrakeMechanicalBrakeOptionVerticalApplication伺服電機可以選擇帶有抱閘裝置。例如在垂直負載應(yīng)用中，為了防止在電機失電的情況下自由落體狀況的發(fā)生。通常，在抱閘線圈通電的時候，彈簧壓緊，抱閘處于打開狀態(tài)；而當電機失電，抱閘在彈簧作用下關(guān)閉，防止軸的墜落。在其他需要的場合，也需要使用抱閘電機。伺服電機——抱閘的概念13第十三頁，共45頁。MotorwithFeedbackCommandSignal

MotorPowerPositionFeedbackPositionFeedbackServoDriveMotionControllerMotionSoftware

ServoDrives伺服驅(qū)動接受運動控制器的指令信號，控制電機所提供的速度和扭矩（電流），要完成這些，驅(qū)動器需要將主進線電能轉(zhuǎn)換成電機所需要的電壓和電流，以完成控制要求。PlantPower伺服驅(qū)動ServoDrive14第十四頁，共45頁。MotorwithFeedbackMotorPower(3phase)MotorCurrentMotorVoltageServoDriveServoDrives伺服驅(qū)動主要控制2個電機參數(shù)MotorCurrent電流(3-phase)

和電機輸出扭矩成正比MotorVoltage(3-phase)

和電機轉(zhuǎn)速成正比TypicalServoDriveLineVoltage100-240VAC(SinglePhase)100-240VAC(3-Phase)230-480VAC(3-Phase)伺服驅(qū)動ServoDrive15第十五頁，共45頁。MotorwithFeedbackCommandSignal

MotorPowerPositionFeedbackPositionFeedbackServoDriveMotionControllerMotionSoftwareMotionController運動控制器是系統(tǒng)的大腦，主要有如下3個主要功能：存儲和執(zhí)行運動程序控制運動存貯配置參數(shù)運動控制器16第十六頁，共45頁。運動控制中的技術(shù)點－閉環(huán)控制(Confidential–ForInternalUseOnly)Copyright?2009RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.POSITIONSERVO17第十七頁，共45頁。課程內(nèi)容2.運動控制產(chǎn)品

18第十八頁，共45頁。單體伺服驅(qū)動解決方案

基于PTO脈沖控制的解決方案TLYMotorsorMLX1100/1400Pulse+DirectionPanelviewComponentK3Serial/EIPClass3K3-Modbus-RTUConfig.,StatusK300-EIPforConfig/StatusK300MPxMotorsIndex運動解決方案RS485,Modbus-RTUK3IndexerPanelviewComponentTLYPVP/U3KIndexerRS232/KepServerMPxPVC/K3Indexer-ModBusIndexDrives(NoPLC)PVC/MLXMicro800/K3Indexer-ModBusRTUTLYIndexDriveswithModBusPVC/MLX/K300Indexer–EIPClass3EIPMPxPVPc/L23/K300Indexer-EIPClass1EIPMPxIndexDriveswithEthernet/IPPVP/MLX/Ultra3kIndexer-DNDNMPxDNMPxPVP/MLX/Ultra3kIndexer-DNIndexDriveswithDeviceNet19第十九頁，共45頁。集成運動控制解決方案

Torque:0.096to607NMControlLogix/M08SE/M16SE,>8axisUltra3KSEKinetix2000Kinetix6000/6200CompactLogixL43(2,3&4axis)CompactLogixL45(upto8axis)SERCOSEtherNetI/PHMITLYMotorsMPxMotorsHPKMotorsLogixSERCOSDrivesKinetixIntegratedMotionLinearActuatorsLinearMotorsKinetix7000**

IAMotionDifferentiators

1)SingleCPU(Logix)forPLC/SafetyandMotionapplicationsincludingKinematics2)Singleprogrammingpackage(RSLogix5000)

(forPLC/MotionapplicationsandalsoforallLogixcontrollers,Tagbasedaddressing,Aliasaddressingandprogramdatascoping,Autocreationofstructures(easiertoinstall/program/maintain)3)SERCOS-simplifieswiring,morenoiseimmunity,longcontrollertodrivedistance,easierdiagnosticsandmaintenance,integrationofdriveparametersintoRSLogix5K&NetLinxbenefits4)K2K/K6K–Multiaxisadvantages:Lesswiring/reducesi/ppowercomponents(reducescost)commonDCbusbenefitsincludingenergysaving,SafetyfeaturesinK6K5)KinetixAcceleratorToolKitCD–PreconfiguredLGX/HMI/MotincodesonPowerProgramming,whichreducescommissioningtime/downtime6)ViewAnywere:SinglevisualizationenvironmentforallformfactorsofHMI7)Factorytalk:Resources(tags/displays)aredefinedonceandsharedthroughoutthesystem20第二十頁，共45頁。Ultra3000SE200W3KW15KW18KW22KW93KW150KW1.2KWKinetix6000/6200Kinetix7000100WKinetix2000ContinuousPowerRating驅(qū)動器產(chǎn)品功率覆蓋范圍45KW21第二十一頁，共45頁。

共母線的多軸解決方案具有更小的安裝空間

易用性SERCOS接口大大減少了接線數(shù)量使得硬件安裝更快更容易

安全功能Kinetix6000具有安全扭矩關(guān)斷功能

Kinetix6200和6500具有更多的安全功能包括安全速度，安全門鎖功能等。

更熟悉的開發(fā)環(huán)境所有的組態(tài)，編程工作使用統(tǒng)一的RSLogix5000開發(fā)平臺進行.Kinetix2000伺服驅(qū)動器–小功率

Kinetix6000伺服驅(qū)動器–中等功率22第二十二頁，共45頁。特點單體型驅(qū)動器完全兼容RSLogix5000支持SERCOS接口,

設(shè)計符合EMF抗噪要求,提供更豐富的診斷軟件接口Kinetix7000支持HPK-Series系列大功率異步電機支持扭矩關(guān)斷安全motion功能可以配合使用再生電源達到節(jié)約能耗的功能。Ultra3000伺服驅(qū)動器–中等功率

Kinetix7000伺服驅(qū)動器–

大功率23第二十三頁，共45頁。什么是GuardMotion?GuardMotion是集成安全功能的運動控制即內(nèi)置的安全控制功能現(xiàn)在的Kinetix6000和7000驅(qū)動器支持以下安全控制功能:安全扭矩關(guān)斷安全速度關(guān)斷防止意外啟動安全門鎖功能Cat1級別停車這意味著您的設(shè)備有更高的生產(chǎn)率更快的停機恢復時間(母線無需重新充電,無需重新掃描，等等..)更高的MTBF時間更少的組件–易于設(shè)計、安裝、開發(fā)和使用24第二十四頁，共45頁。驅(qū)動器新產(chǎn)品——Kinetix6200仍然沿用Sercos網(wǎng)絡(luò)接口。使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器IE通過RJ45接口和標準以太網(wǎng)協(xié)議對安全功能進行配置。兼容現(xiàn)有底板。僅需更換模塊并接線即可實現(xiàn)更高級別的安全功能。25第二十五頁，共45頁。驅(qū)動器新產(chǎn)品——Kinetix6200安全門鎖安全使能開關(guān)安全停車急停開關(guān)安全速度開關(guān)電機側(cè)編碼器負載側(cè)編碼器Allen-Bradley系統(tǒng)級的安全控制26第二十六頁，共45頁。驅(qū)動器新產(chǎn)品——Kinetix6200PLESolutionKinetix6000-SPLESolutionKinetix6200and6500withS0controloption27第二十七頁，共45頁。(Confidential–ForInternalUseOnly)Copyright?2009RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.28驅(qū)動器新產(chǎn)品——Kinetix6500完全符合CIP協(xié)議的基于以太網(wǎng)的新一代伺服驅(qū)動器。使用以太網(wǎng)RJ45接口。同一網(wǎng)絡(luò)支持更多軸數(shù)，更短的循環(huán)刷新時間，更小的系統(tǒng)同步誤差。EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)接口使得將來設(shè)備的改造或移植更方便?？刂颇K的通用性使得配置和組態(tài)更容易進行。28第二十八頁，共45頁。驅(qū)動器新產(chǎn)品——Kinetix6500第二十九頁，共45頁。Copyright?2009RockwellAutomation,Inc.Allrightsreserved.30Kinetix300Benefits標準的以太網(wǎng)通信接口減少接線更易于接入人機界面,工業(yè)控制器,I/O和運動控制網(wǎng)絡(luò)。

易于和L2xandL3xCompactLogixPACs集成.更經(jīng)濟的解決方案所有型號支持安全扭矩關(guān)斷功能幫您保護操作者的安全和提高設(shè)備運行效率內(nèi)置的通過網(wǎng)頁瀏覽器即可配置的界面和診斷功能在PC端無需安裝任何額外軟件，即可對驅(qū)動器進行配置，只需有IE瀏覽器即可。30第三十頁，共45頁。L4xL6xPriceL7xL3xL2x現(xiàn)有產(chǎn)品正在研發(fā)L1ERM“應(yīng)用控制能力”L8x“影響購買決定”RoadmapL2xL3xKinetix2000,6000,6200,7000Kinetix300,IndexAxisKinetix350計劃發(fā)布產(chǎn)品KinetixIDMSERCOS8SyncAxis2SyncAxisKinetix6500L2ERL3ER4SyncAxis4,8,16SyncAxis>8SyncAxis>16SyncAxis中端KinetixKinetixIDMCIPMotion第三十一頁，共45頁?，F(xiàn)有產(chǎn)品——電機（MP系列）低慣量電機（MPL）同樣功率但更小體積，低慣量IEC標準安裝尺寸支持230和460兩種電壓等級最高支持兩百萬線反饋可選的抱閘食品級電機（MPF）為食品和飲料行業(yè)專門定制同樣具有MP系列電機的高性能不銹鋼外殼電機（MPS）允許使用水在1200psi以下直接沖洗外表面。可用于需要清潔的食品或飲料行業(yè)。32第三十二頁，共45頁?，F(xiàn)有電機——中慣量電機（MPM）同樣扭矩輸出電機有更多種速度的電機可供選擇?？捎糜诙喾N中慣量應(yīng)用場合，包括印刷包裝輸送，傳運場合薄膜生產(chǎn)標準化的法蘭接口和軸徑。DIN標準接頭，可自由旋轉(zhuǎn)改變出線方向。配備高分辨率編碼器，滿足各種對精度有嚴苛要求的場合。由于更優(yōu)化的涉及和更多的額定速度可選擇，可以選擇更合適的驅(qū)動、電機搭配。節(jié)約成本，降低系統(tǒng)能耗。33第三十三頁，共45頁?，F(xiàn)有電機——直驅(qū)電機（RDD）RDD產(chǎn)品分類最適合的應(yīng)用場合RDF無框電機組件能完全集成到您產(chǎn)品中,可訂制和機械框架完全吻合最小體積下提供最大的扭矩輸出易于集成,尺寸固定用于負載需要電機來支撐的場合RDH含軸承電機易于集成,尺寸固定使用在外部機械已經(jīng)具有軸承支撐的場合。RDB無軸承電機34第三十四頁，共45頁?，F(xiàn)有電機——MPAR和TLAR電動缸產(chǎn)品不銹鋼材質(zhì)的圓柱形末端執(zhí)行器易于安裝使用Allen-Bradley?MPL或TLY伺服電機驅(qū)動高精度設(shè)計的滾珠絲杠高精度的編碼器反饋以及可選的抱閘裝置有三種氣缸級別的符合ISO15552*(32,40,and63)標準尺寸的產(chǎn)品可供選擇柔性化的伺服控制功能最大出力可達2500N(562lbf)推桿長度最大800mm最快速度1m/sec.免潤滑設(shè)計，減少維護時間

提供眾多的安裝附件可供選擇35第三十五頁，共45頁?，F(xiàn)有電機——MP系列重載電動缸Servo驅(qū)動的直線運動缸兩種尺寸:83&110mm(3.3”,4.4”)可選的推桿長度:150,300,450mm(6,12,18”)可選滾珠絲杠或圓錐滾子絲杠驅(qū)動(導程:5&10mm)最大推力:最大輸出14679N(3300lbf.)支持連續(xù)100%額定工作制下工作速度:最快可達559mm/s(22”/sec)支持230V和460V兩種繞組。支持高分辨率的編碼器接口MP(MP-SeriesServo)

A(Actuator)I(Integrated)36第三十六頁，共45頁?，F(xiàn)有電機——直線電機（LDL，LDC）LDC-系列含鐵心直線電機5種框架尺寸30,50,75,100and150最大出力5246N最大驅(qū)動器輸入電壓460Vac兩種繞組設(shè)計(高速和低速)含熱敏傳感器保護裝置含霍爾傳感器包含飛線或預(yù)制電纜出線磁塊表面由不銹鋼材料防護IP65保護等級CE認證&UL認證LDL-系列無鐵心直線電機3種框架尺寸30,50,and75最大出力1977N最大驅(qū)動器輸入電壓230Vac兩種繞組設(shè)計(