循序漸進Kinetix集成運動控制系統(tǒng)

前言

　　羅克韋爾自動化公司中國大學項目開展了近10年，隨著公司在華業(yè)務的不斷增加，參加大學項目的學校也在擴展，合作的領(lǐng)域在不斷擴大。繼浙江大學、東北大學、哈爾濱工業(yè)大學、西安交通大學等相繼出版了有關(guān)A—B產(chǎn)品的教材之后，得到了各高校、企業(yè)的不同反響，大家在認可的前提下，提出了能否增加一些實訓類內(nèi)容的建議，這樣對應用產(chǎn)品會有更直接的例子可參考。針對這些意見，羅克韋爾自動化公司中國大學項目部和ACIG產(chǎn)品部門的經(jīng)理組織各高校實驗室的老師和同學開始編寫關(guān)于產(chǎn)品的應用實例類教材?！　|北大學羅克韋爾自動化實驗室在出版了《智能電器與MicroLogix控制器》、　《Mi．croLogix控制器應用實例》、《循序漸進PowerFlex變頻器》和《循序漸進SLC500控制系統(tǒng)與PanelView訓練課》四本教材之后，應羅克韋爾自動化公司大中國區(qū)ACIG產(chǎn)品經(jīng)理段永康先生的邀請，針對已使用過Kinetix的用戶和OEM廠商的需要，開始編寫此書。其中Logix平臺與Kinetix的合理搭配，Motion運動控制指令的功能作為本書的重點進行了詳細的闡述。全書以Kinetix的使用為基調(diào)，將教會大家如何將產(chǎn)品放在第一位，同時兼顧Kinetix的各種配置方案及與PanelView Plus人機界面的系統(tǒng)組成?？梢哉f這是對Kinetix綜合運用的歸納與總結(jié)，本書的著眼點也正是教會大家如何去運用產(chǎn)品，使Kinetix的特點能夠在實戰(zhàn)中得到淋漓盡致的發(fā)揮。　　本書的編寫首先要感謝東北大學羅克韋爾自動化實驗室的同學們，他們?yōu)榇藭某霭娓冻龅男燎诤顾渲辛_克韋爾自動化公司大學項目部工程師李磊先生編寫了第1章運動控制系統(tǒng)概述，路陽編寫了第2章運動控制系統(tǒng)的組態(tài)，徐海青編寫了第3章集成運動控制系統(tǒng)的功能，錢曉龍編寫了第4章集成運動控制應用實例，袁偉編寫了第5章Ultraware軟件的使用，他們還對書中的所有實驗進行了驗證。王策編寫了第6章多種運動控制方案，路陽編寫了第7章PanelView Plus在集成運動控制中的應用，陳宏志編寫了第8章集成運動控制系統(tǒng)的選型。羅克韋爾自動化公司Kinetix產(chǎn)品經(jīng)理鄭宇明先生在編輯的最后階段進行了認真的審核。值得一提的是本書最初是在原羅克韋爾自動化公司李向祺先生的建議下開始著手，他不僅參與了本書提綱的編寫，還提供了大量的素材。而后王策先生在研究生期間進行了大量前期調(diào)研和實驗設(shè)計，在這里一并表示感謝。羅克韋爾自動化公司中國大學項目部的丁慧君小姐和呂穎珊小姐也一直關(guān)注著本書的出版，她們給予了我們各方面的幫助，同時也提出了大量寶貴的意見，在此表示最誠摯的謝意。　　由于編者水平有限，特別是對Kinetix在實際應用中的積累還很不夠，書中難免有錯誤和不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書是結(jié)合羅克韋爾自動化公司的Kinetix集成運動控制產(chǎn)品編寫的實訓指導教材。本書首先對伺服驅(qū)動系統(tǒng)和Kinetix硬件做了簡單介紹，然后通過大量精選的Kinetix功能試驗著重介紹了產(chǎn)品的硬件組態(tài)方法和系統(tǒng)的功能特點。    書以Kinetix的DEMO試驗平臺為對象，介紹了如下主要內(nèi)容：第1章介紹了運動控制系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)的硬件；第2章介紹了運動控制系統(tǒng)的軟件組態(tài)方法；第3章介紹了ControlLogix集成運動控制的特點，通過編程試驗教會讀者對指令的使用；第4章介紹了ControlLogix集成運動控制系統(tǒng)的案例，通過對硬件的設(shè)置和組態(tài)，解決在應用中存在的問題；第5章介紹了Ultraware軟件的使用；第6章通過發(fā)揮羅克韋爾自動化產(chǎn)品的特點，實現(xiàn)了一些特殊的應用案例；第7章重點介紹了人機界面在集成運動控制系統(tǒng)中的應用及如何發(fā)揮PaneView Plus的優(yōu)勢，實現(xiàn)一些特殊的功能；第8章介紹了Kinetix集成運動控制系統(tǒng)的選型和使用。    本書主要面向從事自動化專業(yè)的工程技術(shù)人員和自動化專業(yè)的學生，著重培養(yǎng)讀者對羅克韋爾自動化公司的Kinetix產(chǎn)品的綜合運用能力，同時也可以作為羅克韋爾自動化公司的高級培訓教材。

書籍目錄

前言第1章 運動控制系統(tǒng)概述　1.1 運動控制系統(tǒng)  　1.1.1 運動控制系統(tǒng)的發(fā)展　  1.1.2 運動控制系統(tǒng)的性能指標  　1.1.3 伺服系統(tǒng)的基本組成  1.2 羅克韋爾自動化公司的運動控制平臺  1.3 SERCOS網(wǎng)絡  1.4 伺服驅(qū)動器　  1.4.1 伺服驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)  　1.4.2 羅克韋爾自動化公司的全數(shù)字伺服驅(qū)動器　  1.4.3 1394系列伺服驅(qū)動器  　1.4.4 Ultra3000數(shù)字式伺服驅(qū)動器　  1.4.5 Ultra5000智能位置伺服驅(qū)動器  　1.4.6 Kinetix6000伺服驅(qū)動器　1.5 執(zhí)行電動機  　1.5.1 步進電動機　  1.5.2 永磁式直流電動機  　1.5.3 交流伺服電動機　  1.5.4 伺服電動機的比較  　1.5.5 羅克韋爾自動化公司的永磁同步伺服電動機　1.6 檢測裝置  　1.6.1 光電編碼器　  1.6.2 光電編碼器的使用  　1.6.3 光柵　  1.6.4 旋轉(zhuǎn)變壓器  　1.6.5 感應同步器第2章 運動控制系統(tǒng)的組態(tài)　2.1 Kinetix的結(jié)構(gòu)體系　2.2 基于Logix平臺的SERCOS運動控制系統(tǒng)的組態(tài)和調(diào)試    2.2.1 SERCOS運動控制系統(tǒng)的組態(tài)    2.2.2 伺服軸的連接測試及自動調(diào)節(jié)  2.3  基于Logix控制平臺的模擬量運動控制系統(tǒng)的組態(tài)和調(diào)試    2.3.1 模擬量運動控制系統(tǒng)的組態(tài)    2.3.2 伺服軸的連接測試及自動調(diào)節(jié)  2.4 基于GML平臺的運動控制系統(tǒng)的組態(tài)和調(diào)試    2.4.1 GML平臺介紹    2.4.2 1394系統(tǒng)的設(shè)置和組態(tài)    2.4.3伺 服軸的連接測試和調(diào)節(jié)第3章 集成運動控制系統(tǒng)的功能　3.1 集成運動控制指令　3.2 運動指令的結(jié)構(gòu)體及軸數(shù)據(jù)類型　3.3 伺服環(huán)的閉合和斷開　3.4 點動和停止伺服軸　3.5 定位移動　3.6 工程單位整定　3.7 歸零　3.8 設(shè)置參考點　3.9 電子齒輪　3.10 時間凸輪　3.11 位置凸輪　3.12 結(jié)構(gòu)化文本實現(xiàn)齒傳比第4章 集成運動控制應用實例　4.1 智能傳送帶控制    4.1.1 智能傳送帶的工藝背景    4.1.2 智能傳送帶控制系統(tǒng)的配置    4.1.3 智能傳送帶的程序設(shè)計  4.2 飛剪控制  　4.2.1 飛剪的工藝背景　  4.2.2 飛剪控制系統(tǒng)的配置  　4.2.3 飛剪控制系統(tǒng)的程序設(shè)計　4.3 模擬繪圖儀    4.3.1 繪圖儀的工藝背景    4.3.2 模擬繪圖儀系統(tǒng)的配置    4.3.3 直線插補功能的程序設(shè)計第5章 Ultraware軟件的使用　5.1 Uhraware軟件的概述  　5.1.1 Uhraware軟件的功能　  5.1.2 帶索引功能的Uhra3000伺服驅(qū)動器  　5.1.3 伺服驅(qū)動器的組態(tài)　  5.1.4 電動機的測試、自動調(diào)節(jié)及試運轉(zhuǎn)　5.2 模擬量速度控制模式　5.3 預置速度控制模式　5.4 預置位置控制模式　5.5 主跟隨和預置電子齒輪　5.6 索引控制模式　5.7 位置凸輪第6章 多種運動控制方案　6.1 MicroLogix 1500脈沖控制Ultra 100　……第7章 PanelView Plus在集成運動控制中的應用第8章 集成運動控制系統(tǒng)的選型參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 運動控制系統(tǒng)概述　　1.1 運動控制系統(tǒng)　　1.1.1 運動控制系統(tǒng)的發(fā)展　　運動控制系統(tǒng)又稱為伺服系統(tǒng)（Servo System）。初次見到“伺服”這個詞語的時候，大部分人會想到“什么是伺服？伺服是從何處來？”這樣的基本問題。伺服起源于早期的伺服控制，“伺服”一詞最早出現(xiàn)在1873年法國工程師Jean Joseph Leon Farcot的一本書《Le Servo Motor on Moteur Asservi》中，該書中Farcot描述了輪船引擎上由蒸汽驅(qū)動的伺服系統(tǒng)的工作原理。顧名思義，伺服一詞意味著“伺候”和“服從”，具有音譯和意譯的雙重含義。廣義的伺服系統(tǒng)是指精確地跟隨某個過程的反饋控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)，它并不一定局限于機械運動。但是在很多情況下，伺服系統(tǒng)這個術(shù)語狹義地指利用反饋和誤差修正信號對位置及其派生參數(shù)，如速度和加速度進行控制，其作用是使輸出的機械位移準確地實現(xiàn)輸入的位移指令，達到位置的精確控制和軌跡的準確跟蹤。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別?！　∷欧到y(tǒng)的被控量（輸出量）是負載機械空間的線位移或角位移。當位置給定量（輸入量）任意變化時，該系統(tǒng)的主要任務是使輸出量快速而準確地復現(xiàn)輸入量的變化。常見的應用伺服系統(tǒng)的場合有：數(shù)控機床的定位控制及加工軌跡控制、船舵的自動操縱、火炮方位的自動跟蹤和機器人的動作控制等?！　〔捎盟欧到y(tǒng)主要是為了達到以下幾個目的：　　1）以小功率指令信號控制大功率負載，火炮控制和船舵控制就是典型的例子。　　2）在沒有機械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠處的輸出軸，實現(xiàn)遠距離同步傳動，例如軋機和長距離多段傳送帶的伺服系統(tǒng)?！　?）使輸出機械位移精確地執(zhí)行某控制器發(fā)出的運動指令。這些指令可以是預先編制的，也可以是隨機產(chǎn)生的，如數(shù)控機床和行走的機器人?！　∷欧到y(tǒng)按所用驅(qū)動元件的類型可分為液壓伺服系統(tǒng)、氣動伺服系統(tǒng)和機電伺服系統(tǒng)。前兩者特色明顯，但應用范圍有一定的局限性。而機電伺服系統(tǒng)的能源可以用最方便、最靈活的電能，其驅(qū)動元件是按特定需要設(shè)計和選用的電動機，系統(tǒng)性能優(yōu)異，因此機電伺服系統(tǒng)成為應用最廣泛的伺服系統(tǒng)?！　∽钤缡褂玫乃欧到y(tǒng)是步進式伺服系統(tǒng)，它盛行于20世紀70年代，主要應用于數(shù)控系統(tǒng)。一般由環(huán)形分配器、步進電動機功率放大器、步進電動機、配速齒輪和絲杠螺母傳動副等組成。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進電動機旋轉(zhuǎn)一個固定的角度（即步距角），再經(jīng)過傳動機構(gòu)帶動工作臺移動。這類系統(tǒng)的信息流是單向的，即指令脈沖發(fā)出去后，實際的移動值不會反饋回來，所以又稱開環(huán)位置伺服系統(tǒng)?！　?0世紀70年代至80年代中期，直流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床上占據(jù)了絕對的統(tǒng)治地位。由于永磁直流伺服電動機的額定轉(zhuǎn)速很低，如可在1r／rain或0.1 r／min下平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)，甚至可以在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下運行。這樣低速運行的電動機，其轉(zhuǎn)動軸可以和負載直接耦合，省去了減速器，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了傳動精度。因此，許多數(shù)控機床使用這種以這種電動機為驅(qū)動的直流伺服系統(tǒng)。但永磁直流伺服電動機的缺點是其結(jié)構(gòu)中包含電刷，限制了轉(zhuǎn)速的提高，一般額定轉(zhuǎn)速為1000～1500r／min，而且結(jié)構(gòu)復雜，價格較貴。

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