運動控制是指在復雜條件下，將預定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機械運動。由于運動控制的動力源多數(shù)來自于電動機，因此，運動控制指通過對電動機電壓、電流、頻率等輸入量的控制，實現(xiàn)機械運動精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制，使機械機構(gòu)按照預期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)進行運動。

  現(xiàn)代運動控制技術(shù)是機電一體化的核心技術(shù)，其涉及電機學、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)、控制理論、信號檢測與處理技術(shù)等多門學科?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對運動控制系統(tǒng)提出了日益復雜的要求，科學技術(shù)的快速發(fā)展為研制和生產(chǎn)各類新型運動控制裝置提供了支撐與保障。現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)廣泛存在于機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業(yè)機器人、智能機器人等領(lǐng)域。

  基于PLC的運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與分類

  1.運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

  運動控制系統(tǒng)種類多樣。典型的現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的硬件由上位計算機、運動控制器、功率驅(qū)動裝置、電動機、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器反饋檢測裝置等部分組成。運行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖2.8所示。

圖2.8 運行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

  圖2.8中，運動控制器通常由具有運動控制功能的PLC擔任，其主要任務(wù)是根據(jù)上位控制系統(tǒng)的決策命令、預先設(shè)定的控制策略、運動控制要求和傳感器的反饋信號進行邏輯、數(shù)學運算，將分析、計算所得出的控制命令以數(shù)字脈沖信號或模擬電壓信號的形式送到電動機驅(qū)動器中，驅(qū)動器進行功率變換后驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，電動機通過傳動機構(gòu)帶動機械機構(gòu)運動，完成期望的機械運動。執(zhí)行電動機種類和規(guī)格型號繁多，常見類型有步進電動機、直流電動機、交流伺服電動機、直線電動機等。

  2.運動控制系統(tǒng)分類

  運動控制系統(tǒng)分類方法較多，各種分類方法從不同角度詮釋運動控制系統(tǒng)。

  (1)按照控制形式分類

  運動控制系統(tǒng)按照控制形式分類為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。其中，閉環(huán)控制又分為單閉環(huán)控制和多閉環(huán)控制。

  (2)按照執(zhí)行電動機的類型分類

  用直流電動機驅(qū)動機械機構(gòu)的系統(tǒng)為直流傳動系統(tǒng)，用交流電動機驅(qū)動機械機構(gòu)的系統(tǒng)為交流傳動系統(tǒng)。

  (3)按照被控物理量分類

  以轉(zhuǎn)速為被控量的系統(tǒng)為調(diào)速系統(tǒng)，以角位移或直線位移為被控量的系統(tǒng)為隨動系統(tǒng)。

  (4)按照驅(qū)動方式分類

  運動控制系統(tǒng)按照驅(qū)動方式分為電氣控制、液壓控制和氣動控制。

  隨著工業(yè)生產(chǎn)中機電一體化設(shè)備的復雜化和控制性能要求的提高，現(xiàn)代運動系統(tǒng)正朝著高性能、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的方向發(fā)展。提高運動控制系統(tǒng)的性能主要從提高電動機制造工藝、優(yōu)化逆變器硬件組成、選擇高精度的檢測元件和改進驅(qū)動控制策略等幾個方面進行，這使運動控制系統(tǒng)具有了高精度、高速度、高效率、高可靠性等能力。