西門子模塊6ES7214-1AD23-0XB8詳細說明

伺服液壓運動控制：選擇PLC還是運動控制器？

一些閉環運動控制的應用很顯然需要運動控制器，然而一些人也可以通過使用PLC來實現閉環控制。當然，選擇何種控制方式常常難以定論。

當你可以使用PLC控制的時候，為什么還需要花錢去購買一個專用的電液運動控制器呢？答案很簡單。一般來說，考慮的因素包括使用數量，實現難度，可用時間，生產效率，精度要求以及經濟性等。做出何種決定往往是很模糊的。根據以往的經驗，我知道哪種類型的應用可以用PLC，哪種不適用。

對于大多數的控制系統設計者來說，成本是的想法。的辦法就是購買帶有模擬量輸入和輸出的PLC用于各種軸的控制，還可以帶有一些數字I/O，接著就可以編程了。通常都是從的比例控制開始，甚至PID控制塊都不需要。這就是目前市面上大多數的液壓伺服控制的做法，人們接受液壓的培訓很多，但也僅限于此。

模擬量的反饋必須轉化縮放為位置單位。然而，我很奇怪的是，在一些PLC論壇里，很多的人在咨詢如何把一個模擬量轉化為毫米或英寸。如果編程的工程師在問，很顯然他啥也編不了。對輸入值比例縮放之后，很簡單的做法就是，從指令位置減去實際位置，差值乘以比例增益，該值作為模擬量的輸出至閥。就是這么簡單！

伺服液壓運動控制：選擇PLC還是運動控制器？

1. 該仿真顯示了當指令位置突然改變100mm時將會發生什么。控制輸出在100%飽和，執行器突然加速。實際位置則慢慢的接近100mm的目標值。

模擬量控制的PLC設置

PLC控制的一個挑戰發生在液壓缸的指令和實際位置相差很大的情況，因為此時輸出至閥的信號可能很大。結果就是液壓缸全速運動至指令位置。在指令位置的時候會發生什么就取決于增益和負載大小了。有時候液壓缸會平滑減速至指令位置，但是如果負載很大，也會產生超調，并帶有衰減振蕩。

關于此問題可以有多種解決方案。一個簡單的辦法就是限制輸出值為低于100%的某個值。更好的解決辦法就是準備一個目標發生器，從而可以朝著指令位置的的方向增加目標值。接著，不是比較指令位置與實際位置，而是比較實際位置與下一個目標位置。目標位置在當前位置開始啟動，按照期望的速率增加并達到指令位置。對于長行程運動來說，則可以避免初始運動時的振動和沖擊。這種解決方案相對來說也比較容易實施。

舉個例子，如果兩個液壓缸跟隨同樣的目標位置，其位置同步是相對容易的。如果兩個缸所受的負載一致，目標值的跟蹤誤差也應該一致，因此它們的實際位置也會非常接近。那么，對于只有比例控制的系統來說，跟蹤誤差是什么呢？

跟蹤誤差公式：

Ef = v/(K ? Kp)

此處:

Ef - 跟蹤誤差，mm,

v - 速度, mm/s,

K - 開環增益,  (mm/s)/%

Kp - 比例增益， %/mm.

2. 該曲線與圖1說設想的方案一樣，只是指令位置只改變10mm。注意的是它們用了同樣的時間。這是因為運動控制的時間常數是5倍。5倍時間常數即0.358s。意味著1mm的運動要花0.358s才能達到目標值的1%。

單位很重要，并需要保持一致。百分比代表控制輸出的百分數。控制輸出的百分數可以是 ±10 V, ±20 mA的百分數，或者其它的，只要單位一致就可以。當使用PLC的時候，跟蹤誤差通常情況并沒有那么重要，液壓缸只需要能夠大體的接近指令位置即可。上面的等式適用于對跟蹤誤差有限定的應用。用戶可以決定動作速度，以滿足應用要求。

計算開環增益需要用到VCCM公式，其計算了在100%控制輸出時最大的穩態速度。該公式在相關論壇已經討論過很多次。(延伸閱讀：VCCM-如果流量計算不再是Q=A*V？)

比例增益的計算稍微復雜一些。你可以嘗試使用試錯法，確定一個可以看起來可以工作的數值。如果增益太低，液壓缸響應會很遲緩。如果增益太高，執行器會有振蕩的可能。然而，的增益是可以計算的：

Kp = 2 ? ζ? ωn ? (9 ? 8 ? ζ2)/(27 ? K)

此處：

Kp - 比例增益，輸入偏差信號變化的相對值mm與輸出信號變化的相對值之比的百分數表示,

ζ - 阻尼系數（未知時假定為0.3333）,

ω - 自然頻率，弧度/s

K - 開環增益