運(yùn)動控制是指在復(fù)雜條件下，將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機(jī)械運(yùn)動。由于運(yùn)動控制的動力源多數(shù)來自于電動機(jī)，因此，運(yùn)動控制指通過對電動機(jī)電壓、電流、頻率等輸入量的控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)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(jī)械機(jī)構(gòu)按照預(yù)期的運(yùn)動軌跡和規(guī)定的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動。

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

  基于PLC的運(yùn)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與分類

  1.運(yùn)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

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

圖2.8 運(yùn)行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

  圖2.8中，運(yùn)動控制器通常由具有運(yùn)動控制功能的PLC擔(dān)任，其主要任務(wù)是根據(jù)上位控制系統(tǒng)的決策命令、預(yù)先設(shè)定的控制策略、運(yùn)動控制要求和傳感器的反饋信號進(jìn)行邏輯、數(shù)學(xué)運(yùn)算，將分析、計(jì)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(jī)驅(qū)動器中，驅(qū)動器進(jìn)行功率變換后驅(qū)動電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)帶動機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動，完成期望的機(jī)械運(yùn)動。執(zhí)行電動機(jī)種類和規(guī)格型號繁多，常見類型有步進(jìn)電動機(jī)、直流電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)、直線電動機(jī)等。

  2.運(yùn)動控制系統(tǒng)分類

  運(yùn)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(yùn)動控制系統(tǒng)。

  (1)按照控制形式分類

  運(yùn)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(jī)的類型分類

  用直流電動機(jī)驅(qū)動機(jī)械機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)為直流傳動系統(tǒng)，用交流電動機(jī)驅(qū)動機(jī)械機(jī)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(yùn)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(jī)電一體化設(shè)備的復(fù)雜化和控制性能要求的提高，現(xiàn)代運(yùn)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(yùn)動控制系統(tǒng)的性能主要從提高電動機(jī)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(jìn)驅(qū)動控制策略等幾個(gè)方面進(jìn)行，這使運(yùn)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。