發布時間:2023-07-24 作者: 來源: 閱讀量:0
任何一樣電子產品都需要有時鐘,所有功能都是需要基于時鐘節拍來完成的,從我們的計算機、手機到PLC、變頻器,所有設備內部都需要自己的時鐘。運動控制也是一樣,需要基于時間軸來規劃運動曲線,就像一段樂曲需要基于節拍來譜寫一樣。
各個控制驅動產品在參與生產控制時,都是按照各自的時鐘運行的,而且他們之間很多時候是相對獨立的,這種獨立主要體現在控制過程中產品之間的數據交換。
每次數據交換,控制器需要將控制給定值(速度、位置、扭矩等)發送給軸驅動,同時從軸驅動讀取當前控制反饋值;
數據交換后,在下一次數據交換時間節點前,控制器需要基于讀取的反饋值,迅速計算出下一次需要發送給軸驅動的給定值,軸驅動則需要根據控制器給定目標值完成相應動作;
下一個數據交換時間節點,控制器需要將新的控制給定值(速度、位置、扭矩等)發送給軸驅動,同時再從軸驅動讀取新一輪動作后的控制反饋值;將運行狀態再反饋給控制器。
周而復始,每隔一個固定的時間周期,控制器都需要完成這樣的運算、驅動器需要完成相應的動作、它們之間都需要完成一次數據交換,這個固定的時間間隔稱為軸刷新時間周期。
在這種高動態運動控制中,控制器與軸驅動之間的數據交換的時間精度是極高的。在如此快速數據更新周期下,任何數據的遲到都將極大影響控制的性能,尤其是控制精度,正所謂“失之毫厘,謬以千里”。為了做到這一點,大部分運控總線都采用以控制器為基準主時鐘校準對時,從而使系統中的時鐘與控制器時鐘達到同步。
由于在總線上傳輸的信息量較多,為了確保在運控數據傳輸的時間精度,運控總線上關于運控的指令數據交換的優先級必須是極高的,也就是說,在規定的運控數據交互時間點上,必須進行關鍵運控數據的交互,其他任何在總線上的數據在此刻都必須讓路等待。
可以看到,要實現高動態的運動控制,控制器和驅動器的通訊總線必須具備上面所說的三個特性:高頻率的運控數據交換;運控數據交換時間節點的精確性;運控數據交換在通訊總線中的高優先級。
隨著網絡通訊技術,尤其是工業以太網技術的迅猛發展,新一代的工業總線的通訊速率和帶寬已經能夠將上述的時鐘同步特性與工業以太網融合在一起,極大的降低了總線技術在運控應用中的門檻;另一方面,未來幾年工業設備自動化水平的提高,需要運控系統軸數不斷增加,運控系統的設計、集成和運營的復雜性和難度也會越來越高。