基于ControlLogix平台的运动控制系统的应用

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摘要:在轮胎成型机中,Controllogix和伺服系统Sercos光纤网络结相结合,将逻辑控制,过程控制,运动控制集成在一起,实现了一体化运动的控制方案。

关键词:ControLogix 运动控制 成型机

中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0034-01

在成型机控制系统中,伺服运动控制是最重要的,伺服运动控制的好坏直接关系到成型机系统的稳定性和可靠性,影响生产效率。通过SERCOS网络,ControlLogix系统不断地对伺服驱动器的关键参数进行监测。在成型机控制系统中,根据不同的控制目的和反馈信号构成的控制环有以下几点。

(1)位置控制环:提供机械运动输出位置反馈的闭环运动控制。

(2)速度控制环:提供机械运动输出速度反馈的闭环运动控制,这个闭环的反馈节点可能是运控模块,也可能是伺服驱动。

(3)转矩控制环:内嵌于伺服驱动中,提供伺服驱动输出到电动机的闭环控制、电动机的控制通信及电流闭环控制。

该运动控制系统的设计步骤如下:(1)创建运控项目,创建一个控制器的项目,并在控制器属性选择Date/Time页面。选择CST Master选项,运控项目要求此项必选,控制器作为主控,协调本框架所有的运控伺服模块的系统协调时间,还用来监视系统协调时间的状态。创建运动控制模块,运动控制模块通过背板ControBus直接地与控制器通信,以保持最快的数据传输速度,运动模块只能建立在本地机架,不可以放在远程机架。在项目的I/O模块组态下,按实际型号选择运控模块。模块命名和槽号将作为模块结构数据标签的名称和地址索引。(2)创建一个MOTION_GROUP,在控制器项目中选中MOTION_GROUP,为运控组创建一个结构标签。这个标签必须位于控制器区域,作为全局的数据访问和对外信息。运控组标签集中了所有被控制的轴,用单一的运控组标签和一条运动控制指令,就可以对群轴同时实现控制,可执行的指令是:MGS(Motion Group Stop)全组轴停止,MGSD(Motion Group Shutdown)全组轴关闭,MGSR(Motion Group shutdown Reset)全组轴关闭后的复位。(3)创建一个轴,在运控组下创建轴,选中运控组,进入组态页面。系统自动给出与轴类型相符合的结构数据标签,同样地,轴的标签应该位于控制数据区域,以交换对外信息,即轴的状态信息。(4)组态伺服驱动模块,运控组里定义的每个实轴,都应该有实际的伺服驱动模块对应,组态这些伺服驱动模块,并指定与之对应的轴。每个连接到光纤网络的伺服驱动,必须在I/O组态的运控模块下组态,按照网络上设备的型号选择伺服驱动器。(5)组态伺服轴,伺服轴的组态,要顾及到与控制器的关联,控制闭环的调节及机械执行机构的性能,是运控组态的核心部分。具体包括:常规页面组态,运动规划器组态,工程单位组态,驱动和电动机组态,电动机反馈组态,辅助反馈量组态,转换参数组态,归零组态,限定值设定,故障作用设定。(6)运动控制编程。

Contrologix运控器实现运动控制的过程,就是按照工艺要求编写运动控制程序,实现对设备动作的控制。系统提供了组态,事件,运控组,移动,状态及多轴协调等运动控制指令,根据设备运动过程准确地安排它们的执行顺序。运控指令在执行方式上分为三种:立即执行,信息传送,过程处理。一条指令的执行可能是其中的一种,也可能是他们的组合。在轮胎成型机中主要用到的运动控制指令包括:MSO(运动伺服打开指令),MSF(运动伺服关闭指令),MAJ(运动点动指令),MAH(运动归零指令),MAM(运动移动指令).MAS(运动组停止指令),MGS(运动组停止指令),MCD(运动动态改变参数指令),MRP(运动重定义位置指令)。ControlLogix系统特别适合于成型机的控制,因为成型机不但有I/O逻辑顺序控制,而且还有伺服运动控制,而ControlLogix系统正是能把这两种类型的控制集成在一起的PLC控制系统。因为Control Logix是模块化的,可以有效地设计,建立和更改平台。SERCOS是一种用于数字伺服和传动系统的现场总线接口和数据交换协议,能够实现工业控制计算机与数字伺服系统、传感器和可编程控制器I/O口之间的实时数据通讯,是一个开放的智能控制。数字化驱动接口用于高速串联的闭环数据在光纤上进行实时通信,有效地减少了电缆数量和敷设工作量,降低了成本和缩短了安装周期,减少了起动和维修时间。

该系统的优点如下:(1)高度集成的RSLogix5000编程软件,只需要安装一个RSLogix5000编程软件包即可完成可编程序控制器、伺服控制器和伺服驱动器的编程和设置,而不像有些系统那样需要2个甚至是3个单独的软件包。(2)基于标记的寻址方式使得编程更加轻松,在Logix可编程序控制器中,处理器可直接运用实名标记,这使得程序具有更高的可读性,大幅减少了工程的时间和费用,也能减少编程和调试运行中的错误,更加便于维护。(3)高度集成的运动控制,成型机有多个伺服电机,运动控制不但编程复杂,而且要与其它的I/O结合起来完成工序的控制。而controllogix将两者完美的结合在了一起,将伺服编程变成了非常容易完成的工作,只需简单地在控制器的梯形图程序中插入标准的运动指令。(4)用户自定义数据结构,ControlLogix系统允许自己定义适合生产要求的数据结构,而不是像传统PLC那样为适应控制器的要求去存储数据。可以建立各种适合成型机的数据结构,在开发和维护过程中使程序更加便于阅读。(5)在安装阶段减少接线,减少了工作量。采用光纤环网SERCOS伺服运动控制系统使每个轴的伺服驱动器与伺服运动控制器之间的硬接线连接变成只需要用一根光纤连接,大幅减少了安装时间和成本,提高了系统的可靠性,增加了系统抗电磁干扰的能力,也节省了控制机柜的空间。(6)用DeviceNet网络连接的Flex I/O,现场设备就近与Flex I/O工作站连接,主PLC只用一根DeviceNet网络线将现场的,Flex I/O工作站连接在一起,这样有效地减少了电缆敷设的数量和工作量,缩短了安装周期。(7)在操作阶段提高了操作性能,ControlLogix系统功能强大,编写的程序更加符合设备的工艺要求和操作要求。

参考文献

[1]钱晓龙.Control Logix系统电力行业自动化应用培训教程[M].北京:机械工业出版社.

[2]邓李.Controllogix系统实用手册[M].北京:机械工业出版社.