工控机加伺服位置控制方案

1、工控机加伺服位置控制方案 摘要：基于伺服系统位置控制，设计了一种工控机加伺服同步控制系统，并描述了其控制软件的设计方法及关键技术。 关键词：工控机 位置控制 中图分类号：tm383 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2013）03-0026-02 以pc工控机为核心配套伺服的控制系统，使用不同的功能板，将生产操作与设备自动控制结合起来，是数控领域非常实用的组合。追求精度、效率、高柔性的多轴联动技术更是重要课题。现在，多轴联动系统大多采用主从式结构，主机管理和设置参数，各轴控制则由各单独从机控制单元完成1。可同时实现多台伺服电机间同步传动的柔性化控制，使之满足设备的多轴联动要求。 1

2、 工控系统 工业控制机由计算机基本系统和过程i/o系统组成.包括总线、主板、内存、接口等基本系统。i/o系统包括输入和输出调理板、转换器。工控系统也可以由软硬件组成来解释。如（图1）。 2 伺服系统 伺服系统分为控制装置，驱动装置，反馈装置和电机四个部分。以电机为控制对象，以控制器为核心，可以控制电机的转矩、转角和转速，最终转化为控制目标的机械运动。伺服系统在定位控制时， 必须保证定位精度和尽可能高的响应速度，并且要求位置响应无超调。其结构简图如图2所示。在图2中，本伺服系统采用位置环、速度环、电流环的三环控制方式。2 2.1 位置伺服控制的基本原理 伺服系统通常分为开环、半闭环和闭环系统。开

3、环系统由于没有反馈环节，精度差。半闭环系统在电机轴上的检测元件可检测与角位移有关的数据。闭环系统精度更高。与闭环系统相比半闭环系统的精度要低，但结构简单，易操作。 位置伺服系统工作时，其内部要处理两种信息，一来自光电编码器的反馈信号，反映部件的实际位置；二从工控机传来的理论信息。两种信息比较后得到跟随误差，进一步用位置控制器求得给速度指令的数字量，d/a转换后，成为伺服单元的输入速度指令。 2.2 pid控制方法的描述 位置伺服控制应当精确定位部件的坐标位置，并快速控制部件的运动，它要求输出能够反应输入和后续变化趋势间的关系。这就需要高精度的位置控制和跟踪，反应速度要快。目前，一般的运动伺服控

4、制应用pid控制方法，算法简便、易于实现。 工控机在工作中采集到的数值都有延时而导致的偏差，是一种采样控制。每次采样都会有偏差，为了消除系统误差和提高响应，在控制算式中有积分和微分项，采样的周期越频繁计算的越准确。包括每次输出都提供了执行机构位置的位置式pid控制算法。还有只对应当前偏差的增量式pid控制算法。pid控制参数设定时，先设定反映控制系统偏差信号的比例控制，观察或大或小时的响应，找出合适的曲线，再加入积分和微分环节。 3 系统结构举例 3.1 sdh-500双刀划线机 sdh-500双刀划线机是可进行直线/异形玻璃的划线设备。本机以工控机为核心，控制伺服电机实现刀头间距的自动调整，

5、控制伺服电机实现工作台的精确位移和刀头的自动升降，控制气缸实现工作台的旋转以及控制电磁阀及真空电磁阀的动作，以及完成气缸的顺序动作及真空的发生与破坏；具有完善的报警功能，可确保设备运行可靠平稳。 软件要求可以进行手动操作和自动操作的切换。手动操作可实现刀头的左右位置调节和升降，工作台的前后运动。自动操作界面中，有划线参数的输入、存储、刀头的划线选择、划线位置调整、参数校准、自动划线、单步执行、报警等。 3.2 rqj-200热切机 rqj-200热切机是生产ltcc多层基板的重要工艺设备。采用工控机编程、配套伺服电机精确控制，对层压后的多层叠片ltcc材料在加热状态下进行单件切割。采用伺服电机

6、座做动力驱动丝杠导轨完成自动对位；切割深度由伺服电机带丝杠导轨实现；工作台转向运动精度采用直驱电机达到。切割动作由电机与气缸组合完成；由电气比例阀控制压带条压力。ltcc的对位采用手工粗对位，以真空吸附，采用ccd系统进行精确对位。 软件功能有：1运动控制，运动部件有刀架和工作台两部分。刀架上有视觉系统用于精确对位。2视觉对位，粗定位使生磁片上的mark点进入视野范围，系统搜索mark点，输出位置偏移量，电机再补偿，实现精确定位；3数据存储与处理，生瓷片有不同切割要求，本机设有等间距和不等间距切割两种方式；4稳度控制，分为工作台和刀头两部分，首次加热需要自整定；5压力控制，分为正压和负压，正压除了气缸通断控制外，还要控制压力条上的电气比例阀；6报警，采用软件和硬件双重防护的原则。 4 结语 基于工控机实现的位置同步控制系统，具有系统可靠性高、结构简单、编程灵活等优点，既可运用高级软件，又可运用汇编语言，提高编程调试速度和程序的可读性。在实现伺服电机控制的同时，可直接对控制进度、输入、输出等进行观察、分析、打印等处理。 参考文献