中英文翻译-应用先进的PLCopen运动控制库61499独立伺服驱动IEC基础自动化和控制系统

应用先进的 1499独立伺服驱动C. A. F. B. 文介绍了利用 独立 运动控制在分散式自动化系统 中的应用 。 目前基于 1131意识缺乏一套无间隙集成结构系统功能单位。新概念的基础 并将其应用到参考模型的新标准 1499。 关键词 :分配自动化系统 ;独立主件 ,运动控制 ;1499运动控 制 数据库 1。介绍 在过去的十年，在自动化和控制系统中运动控制的整合成可编程逻辑控制器 (一个大的课题。 目前 编程 运动和控制逻辑 于 合起来。 一个主要目的是组织开发了一种规格 (2005年 ),际电工委员会 )使用 61131翰 ,995)。规格包括界面的功能块的轴转动。当用户面临相同的命令集和不同 另一方面自动化系统是典型零部件组装出综合计算能力。常用的方法是根据使用轮 廓的组成部分使用现场总线接口与定义装置。如伺服驱动著名的例子是 些组件需要一个优良的控制系统 ,在大多数情况下可编程序控制器 (用。有些厂商已融入到他们的伺服驱动可编程序控制器 (比如 (005)作为典型的例子。按服驱动成为一种功能部件 ,其中还包括控制逻辑程序。整个系统演化成一个分散式自动化系统具有几个协作独立单位。 其中以目前的情况，有关伺服驱动是不令人满意。 义了一个集中的自动化系统 ,因缺乏适当的概 念变分散式系统。每个组成部分是被分开考虑 ,所以厂商需解决问题是整个伺服驱动系统 被合作使用专。另一个重要方面是互操作的功能单元由不同的供应商提供，因此使用 格伺服驱动不保证互操作性。作为唯一的适应用户 ,操作时还有些控制程式不能转换的不同的系统。 这项工作的目的是为了解决相结合 005年 )和 005)这个问题。该组件伺服驱动将成为一种由平等的实体的分散式自动化系统充分的整合到另一个 及访问任何部件的自动化系统。从 用户的角度进行的原则 ;工程不得将建立的界面 ,该 这篇文章是结构化以如下的方式 :第二章描述了一个独立的组件的特点和一个合适的方法 ,整合到分散式自动化系统。 章中提出了三个步骤。第一单轴命令被提到的方面与特殊的转换功能块 61499 际电工委员会 )。第二多轴命令和同步机制需要进行了讨论。最后提出了工程的伺服驱动采用龙门式系统为例。第 4章的影响作一简要的概念和实践提出了在工业上的实现。 2。对分散式独立元件自动化系统 一个分 散式自动化系统按 需要中央 个部件有足够的计算能力来处理部分的应用相应的物理功能 (或进一步的任务需要 )的前一天组件可能是一个领域设备 ,如传感器或甚至更复杂功能单位 ,比如一个开关作为运输系统或伺服驱动。 图 1内自主伺服驱动算法 ,提出了一种分布式自动化系统。根据主要部件之间相互关联的定义 ,介绍了一个自动化的对象 ,作为由 (,2003)作为 电组件组成的电机和伺服控制器硬件功能。进一步的嵌入式控制装 置 ,包括一种 1499代表了计算能力的装置各组成部分。有两个界面的必要。 “触发 ”标记过程控制接口 ,在我们的情况下 ,连接到伺服控制器。 “通信 ”识别的通信接口。第三部分是它的软件模块。 例如 1499由这些功能块实现网络。部分的功能块的应用、网络构成整个系统连同通讯网络和设备。 图 1 在这种情况下 ,伺服轴 ),嵌入式软件设备和各种软件模块 主要的思想 是利用 自主部件的系统工程的识别的基本功能的组成部分 进行直观的自我运行。 (2005)描述了一个简单 的架构 ,使 一体化 自主组成 :所谓的分 散 式服务接口功能块 (封装在功能块 中。例如 一个伺服驱动的运动 ,如轴表示这些服务的运动绝对位置或按照确定的运动姿态。任何组件的分布式自动化系统内能使用这些 入式控制装置的控制逻辑伺服驱动实现所需要的 ,比如有位置控制环并且行动计划。这种架构的一个重要部分是 立 的组成部分 ,如果他们提供相同的功能 可 由不同供应商的控制轴由同一 一个 独立 的主要特征提供了 首先 ,性的轴。用户面临的一个功能界面和不需要关心的硬件 的 任何细节。第二次的建筑提供了可由不同的自主性成分甚至供应商 的选择 。一个轴代表一个高级接口的网络 为 其服务 。 为实现相同的功能相媲美的元件、部件可以互换 ,不需要任何的变化对其他设备内的应用。最后的特点是独立的 常在任意为他们实施直接与此相关的硬件设备 中 一个特殊的硬件功能模块不能被使用。在任意设备内的网络 3。 目前整个 本文 中我们 集中精力在第一部分(005)包括为控制伺服驱动器基本 数据 库的功能块。这些可以被分解成 管理 和控制功能块。另一种分类问题的命令为一个单轴和协调的动作多轴的几种轴 (命令 )。 是基于一个状态机为每个伺服驱动。美国对应各种 运动 模式像离散运动 ,连续的动作 ,同时运动或 停止 。功能块的有关 语句 。执行的命令 义运动绝对的职位 )对应一个过渡的停轴 离散运动 ,如果轴已经终止之前。当轴已经达到了 指定 位置的它返回到 停转状态。 为单一轴 根据 述的功能块 ,指令到轴轴的运动它确切的服务。因此每个元素的 在管理功能块。这些是被用来参数伺服驱动或得到信息 ,像实际的位置。 主要任务是为适应自主组件的转换 61131准 因此循环执行模型必须被映射到一个基于事件的执行。在这个例子中 事件的序列。 运动命由一个上升沿的逻辑数据输入 (执行 )开始。 这正是模型61499 能 。逻辑数据与行为将被转化为一个 1499结果 。一份完整的运动命令处理 ,在同样的方式 ,由一个上升沿的逻辑数据输出。这使得编程简单的运动序列连接到适当的数据终端。当然使用 据 输出和输入完全相同的行为。 额外的功能实现的动作指令是在一个典型的方式 ,不能 1131与 如有两个逻辑数据输出 ,进一步通知控制的轴的功能块 (很忙 )或激活功能块 (主动 ),一个合 乎逻辑的高。这意味着 ,只要输出仍然在这种状态下 ,恰当的命令是忙或活跃。通过 1499能产生一个事件如果命令得到控制的轴 (命令被激活 )。图 2给出了一个例子的功能块的转换的参考模型 1499。 初始数据是用来初始化内部构件的功能块实例化 61499作为 图 2。功能块的转换 1131另一个问题发生的转换输入原理。 这布尔的输入数据表明 ,适当的功能块提供了其功能(每次循环执行开始 )。一个布尔值数据的输出信号的输出值是否有效。基于事件的执行需要一个事件 意味着 ,只有在应用引发了功能块，执行才开始一次。 网络的功能块位于 独立 伺服驱动必须执行功能 主要是 状态 伺服驱动。特别是伺服驱动的真实状况决定是否一个请求轴能被执行。如果一个命令是可接受的 , 该 装置进行 补偿 的动作由直接存取伺服控制器 。当然 ,一些地方的这一基本的功能可以 61499内已仿制装置 ,如 另一个重要的控制部件的内部逻辑伺服驱动是 独立伺服系统 代表其功能通过网络 ,任何装置内的网络可以访问这个轴 。 所以一个 多对一 连接之间存在着 。另一方面的各种轴可能只属于一个 群 这个例子中 但这一概念适用于任何类型的独立成分为主的完整性。 (2004) 提供了一个首次推行这一理念的。通过实例的直线伺服驱动的可行性进行了面向服务的控制利用组织的 到证明 。 但特别是在情况协调运动控制的自治组件是必要 的 ,描述在接下来的部分。 理 和控制功能块的几种轴协调的动作。这种关系的定义是真实或虚拟 的主动 轴和一个或多个 从动 的轴。 主动 轴将保留它实际状况 从动 轴同步变化 ,其 同步 “运动 ”。 可能有两种不同的关系 ;关于轴轴位置 (凸轮 )和关于轴的速度 (齿轮 )。第三个功能使使用一种虚拟 控制 (停止 ),并提供一个相移轴的 主动 从为 从动 轴的观点。如果你们的关系 ,建立了 主动轴 任何命令执行一个适当的运动的 从动 轴。然而 ,这并不影响主 / 从动机制 自动化系统的灵活性 ,因为主 /从互连可以改 变的动态变化。 定义了功能块的 在案件的 凸轮 一个独立的功能块是用于定义的位置关系的 主从 轴 ,可参考在 凸轮 关系基础上建立起来的 。 这项工作是指第一部分 005)也在 运行 的协调运动。目前正在进行 着重介绍了先进的功能为插值的方面。 摘要为了应用的 立 轴的最主要的问题是 :什么是基本技巧的同时运动 ,可以应用于环境条件的分 散 式自动化系统吗 ?一般的条件之一是开放的网络基础设施。原则上 ,每台设备有 存取所有其他设备。 这可能会导致问题关键通信为时间并没有明确的限制网路区段上可见由应用程序本身。在案例中 ,甚至速度和转矩 )每人每天控制时钟 (1。这意味着一个主要的运动被要求使用同步轴的适度的自主使用的资源网络。另一个总体情况的关注需要的功能范围 ,在这种情况下 ,特别是 (005)考虑不同控制方案的两个线性轴同步 ,并将其应用到上述环境状态。设定值的最佳拟合的方法 ,将协调控制中描述的 ,下面的段落。进一步的方法如主 /从方法不提供适当的网络使用或不支持扩展为高数量的情况下 ,特别是在轴控制或 观察 非门复合控制。 在设定的协调控制方案 ,应用的期望轨迹同两个马达。每一个个体环路有责任保持尽可能的实际运动轨迹的 指令 。当然 ,这取决于所采用的控制策略和控制参数的调节。提供准确的控制方案是可得到的轨迹跟踪控制问题 ,提出了作为单一的轴。因为没有交流信息的两轴 ，贸易失衡的一个轴不影响其它轴。 但是 ,当然 ,同步两个轴之间的差异也无法保证在动态的变化 ,或在他们两电机负载发生。例如 ,如果一个马达坏 了 ,停止 ,其他运动没有关于 知道 表示 ,将继续遵守的期望轨迹。在这种情况下 ,一个合适的故障处理策略已经被应用到控制方案。很明显超过两轴同步根据这可以移动控制方案提供他们所有轴都具有相同的命令轨迹。 图 3描绘了应用的协调控制方案设定值自治伺服驱动器。任何装置内的网络提供的期望轨迹。之间的关系 ,确定需要的类型 ,例如同步。可定义的关系由一个凸轮 表示 。对于同步运动 ,开始的两轴正好在同一时间。这表明此外 ,没有更多的轴之间的沟通是必需的。万一 出现故障， 下列程序可以应用在一个非常简单的方式 进行处理 :如果任意轴检测到另一个 误差大于一个定义的限制 ,(因为 )一个错误的信息传递给关于其他的轴。下列故障处理程序取决于 故障的类型 。如果一个轴 (坏了 ),所有轴可能会停止运动在一确定的方式。如果伺服驱动是不能够按照运动 ,例如 :由于的外载荷为轴心 ,最大加速度的轮廓可以作出相应改变。 图 3。协调控制方案应用于设定值独立的轴 应用协调控制方案的设定值连同功能块的 果我们假设独立伺服驱动 ,如图 3所示 ,轴功能块的网络包括管理以及整个 面的介绍将使用凸轮为例根据实施(005): 首先用凸轮表必须被转移到 主动 轴。 标识符被储存回忆起桌子上。 命令 从 之间的轴。 适当的动作是双重的 ,先掌握轴参数化处理一个从动轴和第二次奴从动同步变化 ,其同步“运动”。 现在 轴 将被初始化为操作协调。使用者 (使用一条命令 )命令运动控制应用到 主动 轴。 主动轴计算所需的运动剖面对从动轴根据选定的凸轮表并把它送到从动轴。 主动轴同步运行由一开始的讯息启动。如果 网络提供同步时钟 ,可以这样做很容易决定了起点位子。 用运动计划计算轴自己所需的位置 在 控制器中设定控制量。 任何一步指令传达到主动轴都需要如上所述。如果这里有超过一个主动轴 ,被分配到相应的从动计算 ,根据凸轮表型材须提供给主动轴。 该命令取消凸轮逻辑指令与从动轮逻辑指令的连接。 可行性论证 什么工程过程应该当使用上述概念的独立伺服驱动 ?我们已经建立了一个龙门式系统维也纳科技大学 )。图 4给出了证明的印象 ,由四个直线伺服驱动轴排列 ;两个基础上 , 由一根横梁严格纵向耦合。在这个梁的横向方向的轴安装。 图 4。龙门式系统的概念的可行性的论证 ,根据 图 5。为工程实例应用 :1:1与自主轴之间的连接轴 部左边 ),凸轮表连接的 上 )、运动序列之间拾取与放置应用 (下 ) 附属于这个轴是第四轴 ,并 垂直运动。每个轴具有一个独立的伺服控制器 (包括速度控制回路 )和单片机开发板 (软件的功能实现一起使用 形成一个自动化的定义在 本文 第 2章。 网络内的一个轴功能块是由一个固定的部分按上述概念和包括控制技术变量零件的应用。 所有轴的固定都是平等的。 他们提供相同的接口参数对网络 ;只可能会有所不同 ,例如轴。穿越范围内的轴。卖方必须提供的一个轴固定的部分 ,这包括所有硬件具体零件。用户不必关心任何细节并采用充分 研发 的组成部分。在我们的例子中固定部分提供了一个位置控制环 ,运动行为的 根据状态图和管理 于缺乏一种先进的网络协议 ， 简单的 (005)作了详细阐述 了 证明 。 从用户的 观点 只有 为发展的控制技术的应用。图 5例 显示 了 龙 门机系统以下列任务 :我们假设存在一个组件 ,提供进一步的 独立 系统与工件门机 。例如这是一个运输系统站系统的特点是门机在垂直轴上 ,爪 ,提供了两个服务 ;抓住和释放的工件。龙门式系统的任务是找出工件和移动它到库里面。应用程序的功能是由三部分组成的 : 首先的两种主要 (必须同步。耦合的机械轴主张也是一个一对一的逻辑关联的 独立 伺服驱动。图左侧的 图 5代表了必要的功能模块网络可能位于轴 该运动的基础和横向轴线轴必须 同步的一个凸轮表。凸轮表保证门机系统从来都没有达到危险位置。举例来说这可能需要因为机械结构的工作范围内的门机系统。右上角的一部分 ,图 5显示功能模块网络可能位于 拾取与放置 控制序列的运行在较低的部分给出了图 5。该指数站开始这场序列时 ,一部分是可供门机系统 。 该序列包括只有命令来 轴。 运动 。 根据微夹钳的塑造了相同的观点。 每一个应用程序的一部分可以位于任意设备内的网络。在我们看来的部分 ,直接影响到应用程序的组件本身应位于上相应的组件 (如上所述 )。 4。结论及展望 本文介绍了一个全新的概念 ,为一体的伺服驱动进入一个自动化系统。每个伺服驱动形式功能完整的实体在整个系统。这意味着这些组件 ,包括最必要的自主行为控制逻辑进行操作。目前对网络的组件接口提供一个高水平的运动功能 (其特殊服务 )到其他组件。在案件的伺服驱动的规格 1499的使用使得整合到一个分布式自动化系统的使用与服务的一个构件在整个系统。一个伺服驱动根据这一概念 ,避免上述的工业问题。该组件伺服驱动是自由可用内的网络由一个清晰的接口。用户不需要考虑每一设备分 别 ;他发展的整体应用 ,而不考虑任何限制的硬件。如果网络通讯被使用 ,同样的角度出发 , 以标准化的方式提出了供应商都能满足之间的互操作性。 但是还有更多的优点提出了可采用基于 1499。该组件供应商提供的附加价值 ,因为他能够很好地实现用户其它功能元件。一个非常令人印象深刻的例子是诊断。今天 ,诊断为零部件纳入一个系统必须编程分别由用户。在我们接近元器件可能提供这些功能 ,在充分发展的方式 ,因此用户可以专注于他的申请。另一方面作为系统的优化设计。今天机器甚至整个制造系统设计为模块化的系统。但模 块化是局限于硬件的观点。我们的方法也可以使模块化的软件。仿制的集合体系统可以同时也为控制逻辑 ,系统的诊断或甚至可视化。第一次调查根据这一新的制度设计 ,可在 (2003)。基于这种模块化设计也一改在自动化系统可以处理以简单的方式 ,比如组件采用等效的交流、改造或改编的系统部件。 注释 1 在世界范围内 一个供应商和产品独立组织。它支持使用国际标准控制的程序设计领域的一个核心的活动是 2 前 39