运动控制及其相关技术架构V04(初级)ppt课件

运动控制及其相关技术架构,.,内容提纲,一、工业自动化与运动控制二、运动控制类型、应用和系统组成三、运动控制目标参数与数据流程四、运动控制器产品线和技术线分析五、运动控制器的硬件架构六、运动控制器的软件架构,.,一、工业自动化与运动控制,.,工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。,工业自动化的概念,技术手段,研究范围,预期目标,.,一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展,工业自动化的发展趋势,.,中国工业自动化的现状,我国每年都要进口大量的先进装备，例如：制造手机的许多设备是从德国进口的；三峡工程的一些发电设备是的；大型工程机械主要是日本和德国的；集成电路的主要生产设备是美国的；汽车生产线上的很多设备是日本、美国或德国的；高档纺织机械很多是日本和意大利的；机床数控系统主要来自日本和德国；,.,中国工业自动化的难关,我国装备落后的原因主要存在以下几个技术难点：一、自动化技术应用较少；二、缺少光机电一体化技术人才；三、先进的传感器技术应用匮乏，难以生产先进高档装备；四、信息技术应用较少，在新一代技术标准和开放技术面前缺少集成能力。,.,工业自动化与运动控制的关系,.,运动控制的范畴,狭义的运动控制：电机的控制,广义的运动控制：控制器驱动电机传动机构,.,运动控制的概念,运动控制技术是一门结合了电机学、自动控制学、电气技术、机电一体化技术、计算机控制技术的综合技术。在生产实际中，使用运动控制技术/设备，能够解决各种复杂的定位控制问题，因此它在设备自动化领域得到了广泛的应用。,二、运动控制类型、应用和系统组成,.,运动控制的类型,单机点位运动控制轨迹运动控制（轮廓控制）生产线同步运动控制,.,单机点位运动控制,.,轨迹运动控制,.,生产线同步运动控制,.,运动控制的应用行业,1）传统机床行业车床、铣床、磨床、冲床、钻床等等2）电子设备行业PCB钻铣、SMT设备等等3）医疗设备行业血浆机、超声聚焦刀等等4）激光加工行业激光雕刻、激光切割等等5）印刷包装行业6）办公自动化行业,.,运动控制的系统组成,运动控制器（如MPC系列）,人机交互（显示、键盘）,外部信号（限位、原点等）,步进/伺服电机驱动器,位置反馈,.,运动控制的系统示例,点胶示教机器人,.,运动控制产品,机械传动丝杆螺母、齿轮齿条（同步带）、减速机执行电机及其驱动步进电机及其驱动器伺服电机及其驱动器直线电机、平面电机运动控制器PLC（+运动控制模块）数控系统：西门子、法那克PC-base运动控制卡：MPC0103/07/08独立式运动控制器：MPC6xxx、Trio传感检测、人机交互,.,机械传动,导轨、滑台、丝杠传动等,减速器,.,执行电机及驱动器,步进电机其驱动器,伺服电机其驱动器,直线电机运动台,.,运动控制器,PLC,数控系统,脱机式运动控制器PC-Base控制卡,.,集成化产品,电动缸,JVL一体化电机,.,三、运动控制目标参数与数据流,.,运动学参数,力学参数,刚度阻尼惯性,位移速度加速度,控制目标参数,精度效率稳定性,运动控制目标与理论基础,.,数据流与数据处理,设计文件,加工数据,运动指令,微指令,信号,AutoCADCorelDraw,G-code协议,速度设置直线/圆弧,速度寄存器位移寄存器,脉冲/方向模拟电压,.,四、运动控制器产品线和技术线分析,.,MPC01,20002001200220032004200520062007200820092010,MPC02,MPC03,MPC05,MPC6515,MPC6535,MPC6536,MPC6575,ISA总线专用运控芯片运控基本逻辑运控指令系统,PCI总线底层驱动,DSP+FPGA硬件同步速度前瞻,MPC07/08,MPC2810,主USB、串口指令协议G代码,从USB,闭环算法增益调整,可靠性矢量S型速度,示教机器人,FPGA,指令硬缓冲S型速度,多任务、指令集现场总线,MPC7410,LT7310,嵌入式技术,MPC6610,通用,激光,点胶,运控与驱动集成热设计、集成测试,机器人机器视觉嵌入PLC,系统集成,运动控制器产品线与技术发展示意图,.,总线技术平台与架构技术运动控制算法集成技术可靠性技术,运动控制器技术路线示意图,ISA总线,PCI总线,USB、RS232,工业现场总线,PC平台,DSP+FPGA平台,嵌入式ARM平台,专用运控芯片,速度前瞻,闭环算法,自适应控制,运控基础技术,底层驱动技术,指令体系与协议,多任务与指令集,接口保护,运控与驱动集成,工艺集成,插补算法,电磁兼容,.,运动控制器技术的层次,硬件层：CPU（单片机、DSP、FPGA等）存储（FLASH、SRAM等）接口技术驱动层：固件（单片机、DSP、FPGA等）设备驱动（DRV）动态连接库（DLL）应用层：系统集成（设备工艺）,.,五、运动控制器的硬件架构,.,B通道,U盘,DSP,NANDFlash,脱机式运动控制器硬件架构示意图,CPLD,FLASH,SRAM,局部总线,RS232,HostUSB,FPGA,PC机,人机界面,光电隔离,A通道,限位原点,CPU,.,脱机式运动控制器,.,DSP,局部总线,PC-base运动控制卡硬件架构示意图,FLASH,PCI/ISA,FPGA,光电隔离,限位原点,PCI/