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通用運動控制
鎖定
- 中文名
- 通用運動控制
- 外文名
- General motion control
- 領 域
- 自動化
- 性 質
- 是運動控制中的一部分
- 目 的
- 控制設備得行為
- 應 用
- 用在包裝、印刷、紡織等生產線
通用運動控制簡介
通用運動控制運動控制
運動控制(Motion control)是自動化技術的一部分,是指讓系統中的可動部分以可控制的方式移動的系統或是子系統。運動控制中的主要元件會包括運動控制器、功率放大裝置、以及原動機(prime mover)或致動器。運動控制可以是沒有運動訊號回授的開回路控制,也可以配合運動訊號回授,進行閉迴路控制。在開回路系統中,控制器會透過功率放大裝置傳送訊號到原動機或致動器,但無法知道致動器是否有達到預期進行的動作。典型的系統包括步進馬達或是風扇控制。若是要求準確度更高的系統,會在系統中加入量測設備(一般會在致動器端,或是致動器要到達的目的端)。再將量測結果轉換成信號,送進控制器中,由控制器再調整致動器的動作,使致動器的動作和預期進行的動作之間的誤差降到最小,這就是閉迴路控制。
機器的位置或是速度一般會由液壓泵、線性致動器或是電動馬達(例如servo)之類的設備所控制。運動控制是機器人及CNC機牀的一部分,而其中的運動控制會比較複雜。若是一般固定用途的機器,其運動學會比較簡單,這類的控制會稱為通用運動控制(GMC)。運動控制常用在包裝、印刷、紡織、半導體器件製造及生產線。
運動控制包括了所有和物體移動有關的科技,其系統最小有小到微型的系統,例如硅基的微感應致動器,最大則到到太空船的發射。不過現今運動控制主要着重在配合電動致動器(例如交流或是直流的伺服馬達)的運動控制系統。機器手臂的控制也是運動控制中的一環,因為大部分的機器手臂都是由伺服馬達所控制,而其主要目的也是在運動控制。
運動控制系統的基本架構會包括以下幾項:
- 驅動器或是放大器可以將運動控制器的控制信號轉換為可以提供給致動器的能量。較新型的“智能性”驅動器可以利用驅動器進行速度控制或是位置控制,因此控制可以更加的精準。
若是需要各運動控制器協同動作,運動控制器和其致動器之間的界面非常重要,有良好界面才能達到不同運動控制器的同步。最早期的界面只有類比訊號,後來也有使用脈衝信號,後來有許多運動控制的工業通訊協定,最早用在運動控制上的是1991年的SERCOS,現在已提升為SERCOS III。其他常用的通訊協定有MODBUS、EtherNet/IP、Profinet IRT、Ethernet Powerlink及EtherCAT。
常見的運動控制功能有:
- 速度控制。
- 位置控制:由上位控制器持續的提供位置命令,讓系統的輸出追隨位置命令。
- 點對點的位置控制:上位控制器只提供目的的位置,系統需自行計算運動的軌跡,有幾種計算的方式,多半是依三角形、梯形或S曲線的運動速度廓線(velocity profile)為基礎。
通用運動控制應用
- 通用運動控制多半會用在以下的產業中:
- 航太及國防
- 汽車業
- 電子業或是電機業
- 食品及飲料
- 傢俱及木製品
- 機械業
- 醫療用品
- 製藥及生物科技
- 塑膠及橡膠
- 印刷及出版
- 紙漿及造紙
- 半導體