3.0 交流伺服系統(tǒng)的分類
交流伺服系統(tǒng)根據(jù)其處理信號的方式不同,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機(jī)的種類不同,又可分為兩種:一種是用永磁同步伺服電動機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng),包括方波永磁同步電動機(jī)(無刷直流機(jī))伺服系統(tǒng)和正弦波永磁同步電動機(jī)伺服系統(tǒng);另一種是用鼠籠型異步電動機(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)電動機(jī)伺服系統(tǒng)中含有滑差頻率計算部分。若采用微處理器軟件實現(xiàn)伺服控制,可以使永磁同步伺服電動機(jī)和鼠籠型異步伺服電動機(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
伺服系統(tǒng)的發(fā)展緊密地與伺服電動機(jī)的不同發(fā)展階段相聯(lián)系,伺服電動機(jī)至今已有五十多年的發(fā)展歷史,經(jīng)歷了三個主要發(fā)展階段:
第一個發(fā)展階段(20世紀(jì)60年代以前),此階段是以步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動的液壓伺服馬達(dá)或以功率步進(jìn)電動機(jī)直接驅(qū)動為中心的時代,伺服系統(tǒng)的位置控制為開環(huán)系統(tǒng)。
第二個發(fā)展階段(20世紀(jì)60-70年代),這一階段是直流伺服電動機(jī)的誕生和全盛發(fā)展的時代,由于直流電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能,很多高性能驅(qū)動裝置采用了直流電動機(jī),伺服系統(tǒng)的位置控制也由開環(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,永磁式直流電動機(jī)占統(tǒng)治地位,其控制電路簡單,無勵磁損耗,低速性能好。
第三個發(fā)展階段(20世紀(jì)80年代至今),這一階段是以機(jī)電一體化時代作為背景的,由于伺服電動機(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)了無刷直流伺服電動機(jī)(方波驅(qū)動),交流伺服電動機(jī)(正弦波驅(qū)動)等種種新型電動機(jī)。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代后,因為微電子技術(shù)的快速發(fā)展,電路的集成度越來越高,對伺服系統(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發(fā)展趨勢。
伺服系統(tǒng)控制器的實現(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)而向接近電動機(jī)環(huán)路的更深層發(fā)展。
PLC的I/O響應(yīng)時間
為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力,提高其可靠性,PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實現(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算機(jī)的運(yùn)行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個主要原因,使得PLC的I/O響應(yīng)比一般微型計算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢得多,其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期,一般均大于一個掃描周期甚至更長。
所謂I/O響應(yīng)時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間。
可編程控制器(Programmable Controller)是計算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆,所以將可編程控制器簡稱PLC。
DCS和PLC的設(shè)計原理區(qū)別較大,PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的,70年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制,首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和運(yùn)算等操作的指令;并通過數(shù)字輸入和輸出操作,來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求,并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行,以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器,在程序運(yùn)行過程中,每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1,程序從起始步(步序號為零)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)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC,循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。程序計數(shù)器這樣的循環(huán)操作,這是DCS所沒有的。
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