کنترلر حرکت و اتوماسیون یا کنترلکننده خودکار، هوش یا مغز اولیه در یک سیستم کنترل حرکت است. مسئول محاسبه و تولید دستورات خروجی برای یک مسیر حرکت یا مسیر مورد نظر است.
کنترلکنندههای حرکت از نظر پیچیدگی متفاوت هستند. کنترلکنندههای حرکتی پیچیده معمولاً از یک مولد مسیر (برنامهریز مسیر)، درونیابی و حلقه کنترل برای کنترل سروو موتور تشکیل میشوند.
سیستم کنترل حرکت صنعتی سیستمی است که موقعیت، سرعت، نیرو یا فشار برخی از ماشین ها را کنترل میکند.
به عنوان مثال، یک سیستم کنترل حرکت مبتنی بر الکترومکانیکی شامل موارد زیر است:
- کنترل کننده حرکت صنعتی (مغز سیستم).
- درایو (که سیگنال فرمان کم توان را از کنترل کننده حرکت میگیرد و آن را به جریان/ولتاژ توان بالا به موتور تبدیل میکند).
- موتور (که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند).
- دستگاه بازخورد (که سیگنال ها را به کنترل کننده حرکت میفرستد تا تنظیمات را انجام دهد تا زمانی که سیستم نتیجه دلخواه را ایجاد کند).
- سیستم مکانیکی (شامل محرک ها که به صورت فیزیکی نتیجه نهایی مطلوب را ایجاد میکنند).
کنترلر حرکت و اتوماسیون
کنترلر حرکت و اتوماسیون – حلقه باز در مقابل حلقه بسته
سیستم حلقه باز کنترلر حرکت و اتوماسیون
سیستم حلقه باز سیستمی است که از بازخورد برای تأیید نتیجه یا خروجی مورد نظر استفاده نمی کند. اکثر سیستمهای استپ موتور دارای حلقه باز هستند.
سیستم حلقه بسته کنترلر حرکت و اتوماسیون
سیستم حلقه بسته سیستمی است که از بازخورد برای تأیید نتیجه یا خروجی مورد نظر استفاده میکند.
به عنوان مثال، یک دستگاه بازخورد مانند رمزگذار معمولا برای ارائه اطلاعات موقعیت یا سرعت به یک کنترل کننده حرکت استفاده میشود.
یک سیستم موتور سروو نیاز به استفاده از یک دستگاه بازخورد دارد.
توپولوژی های کنترلر حرکت و اتوماسیون
کنترلکنندههای حرکتی مبتنی بر PLC معمولاً از یک دستگاه خروجی دیجیتال، مانند یک ماژول شمارنده، استفاده میکنند که در سیستم PLC قرار دارد تا سیگنالهای فرمان را به درایو موتور تولید کند.
آنها معمولاً زمانی انتخاب میشوند که کنترل حرکت ساده و کمهزینه مورد نیاز باشد، اما معمولاً به چند محور محدود میشوند و قابلیتهای هماهنگی محدودی دارند.
کنترلر حرکت و اتوماسیون مبتنی بر رایانه
معمولاً از سختافزار اختصاصی تشکیل شدهاند که توسط یک سیستم عامل بلادرنگ اجرا میشوند.
آنها از گذرگاه های کامپیوتری استاندارد مانند PCI، Ethernet، Serial، USB و غیره برای ارتباط بین کنترل کننده حرکت و سیستم میزبان استفاده میکنند.
کنترلکنندههای مبتنی بر کامپیوتر، یک فرمان ولتاژ خروجی آنالوگ ± 10 ولت برای کنترل سروو و سیگنالهای فرمان دیجیتال، که معمولاً به عنوان پله و جهت برای کنترل پلهای شناخته میشوند، تولید میکنند.
کنترلکنندههای حرکتی مبتنی بر رایانه معمولاً زمانی استفاده میشوند که تعداد محورهای بالا و/یا هماهنگی شدید مورد نیاز باشد. اشکالات این توپولوژی شامل کابل کشی پیچیده و فاصله سیم کشی بالقوه طولانی بین درایو و موتور است.
توپولوژی کنترل کننده حرکت مبتنی بر فیلدباس
متشکل از یک دستگاه رابط ارتباطی و درایو(های) هوشمند است. دستگاه رابط ارتباطی معمولاً در یک سیستم PLC یا PC قرار دارد و به یک یا چند درایو هوشمند متصل میشود.
درایوها شامل تمام عملکردهای کنترل کننده حرکت هستند و به عنوان یک سیستم تک محور کامل عمل میکنند. اغلب درایوها را میتوان به صورت زنجیره ای به درایوهای هوشمند دیگر در همان فیلدباس متصل کرد.
این مزایا شامل تمام ارتباطات دیجیتال، تشخیص دقیق، کاهش کابل کشی، تعداد محورهای زیاد و فاصله سیم کشی کوتاه بین درایو و موتور است.
این توپولوژی هزینه بالاتری به خصوص در تعداد محورهای کمتر دارد و دارای محدودیت هایی است که هماهنگی دقیقی برای محورهای متعدد ایجاد میکند.
نمونه هایی از این توپولوژی عبارتند از Profibus، DeviceNet، RS-232/485 و موارد دیگر.
توپولوژی ناهمزمان در مقابل قطعی
ارتباط ناهمزمان انتقال Data است، معمولاً بدون استفاده از سیگنال ساعت خارجی، که در آن Data ها میتوانند به طور متناوب به جای یک جریان ثابت منتقل شوند.
Asynchronous
در لغت به معنای همزمان نیست، به این معنی که Data ها در فواصل زمانی منظم منتقل نمی شوند. بنابراین نرخ بیت متغیر ممکن میشود، و نیازی نیست که ژنراتور ساعت فرستنده و گیرنده همیشه دقیقاً همگام شوند.
ارتباط قطعی انتقال Data هایی است که در یک زمان مشخص و قابل پیش بینی به مقصد میرسند.
انتقال Data های حساس زمانی باید در چرخههای قابل تنظیم کوتاه و دقیق تضمین شود. در حالی که دادههای بحرانی کمتری را میتوان در شکافهای زمانی ناهمزمان منتقل کرد.
Data هایی که در زمان های تضمینی به مقصد میرسند برای کنترل حرکت بسیار مهم هستند.
توپولوژی کنترل کننده حرکت مبتنی بر گذرگاه قطعی
توپولوژی کنترل کننده حرکت مبتنی بر گذرگاه قطعی، عملکرد کنترل کننده حرکت را در یک دستگاه رابط ارتباطی و درایو هوشمند از طریق یک شبکه دیجیتال قطعی تقسیم میکند.
دستگاه رابط ارتباطی معمولاً در یک سیستم PLC یا PC قرار دارد و حاوی مولد مسیر است. درایوهای هوشمند معمولاً حاوی حلقه کنترل و درونیابی هستند. و میتوانند بهصورت زنجیرهای به درایوهای هوشمند دیگر در همان شبکه متصل شوند.
شبکه دیجیتال قطعی با جیتر کم است تا امکان هماهنگی دقیق در کاربردهای چند محوری را فراهم کند.
این مزایا شامل تمام ارتباطات دیجیتال، تشخیص دقیق، کاهش کابل کشی، تعداد محورهای زیاد، هماهنگی دقیق و فاصله سیم کشی کوتاه بین درایو و موتور است. این توپولوژی هزینه بالاتری به خصوص در تعداد محورهای کمتر دارد.
نمونه هایی از این توپولوژی عبارتند از EtherCAT، SERCOS، Ethernet Powerlink، PROFINET IRT، SynqNet، CANopen و … .
برای دسترسی به منابع مقاله اینجا کلیک کنید.
امیدوارم از خواند مقاله “کنترلرهای حرکت و اتوماسیون“ لذت برده باشید.
