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PC-Based SSCNET运动控制系统与发展趋势

发布日期:2022-04-17 点击率:72

        随着IT产业的蓬勃发展,工厂内设备的自动化也全面进入了要以网络来联机的时代,这也使得"PC based"的控制器在工厂设备中被运用的比例也愈来愈高,在图一中所展现的是一个开放式架构 (Open Architecture) 工厂自动化 (Factory Automation) 的网络结构,包含了硬件及各式的通讯协议。 
 
        在硬件方面可以看出走向串行式是一个共通的趋势,因为串行式通讯本身就有「维修容易」、「简省成本」、「远程控制」等的特点。但其不方便的地方就是在于很难找出一种通用于所有组件及设备之间的通讯协议。举例来说,串行式影像的标准通讯协议:Camera link 和串行式运动控制的标准通讯协议:SERCOS就是完全不同的语言。彼此并不能共享一条线而彼此沟通。

        本文将着重在探讨串行式运动控制的技术。在近年来,由于半导体制造设备等相关的电子制造设备市场大幅成长,而使得机器设备上的运动控制系统出现了以下数点的技术需求:

1. 多轴运动控制
        机器设备因自动化程度提高而使得单一机器上所需要的轴数增多,一台设备上十几轴是常见的事情。在轴数变多后,如何协调各轴动作就是一个重要的课题。

2. 体积要小
        由于厂房空间的限制,机器的体积要越小越好,机器内控制器的体积也就被要求愈来愈小,相对地走线空间也愈来愈少。

3. 要更精准
        随着半导体制程已经精密到100nm以下,在制程及检测相关设备所要求的运动精度也要更精确,其它如LCD设备、SMD制程设备也有相同要求。

4. 要更稳定
        因为设备的投资经费庞大,系统停机的成本就更显的突出,因此所有机器设备制造商都必须追求系统的稳定性。同时也必须考虑在组件损坏须要维修时,必须能快速替换且不出差错。

        然而,综合以上几点的需求分析可以看到,既要在一个控制器内进行多轴运动控制,又要控制器的体积更小,配线的维修要更容易,这些条件看来是相冲突的。可以这样说,「串行式运动控制」技术便是因应这些新时式机器设备的需求而产生的。以下各节将深入介绍此技术之内涵。

传统AC伺服定位系统

        图二所示是一个传统「模拟式AC伺服定位系统」的方块图,驱动器的内层回路是一个相量控制的电流死循环系统以控制电机的转矩,外圈是转速死循环控制。运动控制卡读回 Encoder位置来作定位死循环控制。通常控制卡会利用DA输出电压到驱动器当成转速指令。


        图三所示为改良后的「脉冲式AC伺服定位系统」,因为伺服驱动器的进步而将定位死循环控制移入驱动器内执行。运动控制卡输出脉冲指令来同时控制马达的位置及转速,同时读回Encodcr 位置以作定位修正之用。

 

 

 


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