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伺服电机上位控制如何实现?

本文讨论的伺服电机上位控制,主要是第一种模式,也就是伺服驱动器工作在放大器模式下,此时,充当上位机的就是PLC,运动控制器以及数控系统。如果把伺服驱动器比喻成发动机,那么上位机就是一套高级的无人驾驶系统。无论采用哪种上位机,上位机和伺服驱动器一般采用脉冲和通讯两种方式。

1 脉冲方式

上位机通过发送脉冲到伺服驱动器,来实现控制。在这种方式下,用脉冲频率来控制速度,用脉冲个数来控制位置。同样,伺服驱动器也会发送脉冲数,来告诉上位机,伺服电机的位置和速度。

低端PLC,数控系统,以及各种单片机系统一般都是采用这种模式,简单易行,成本低廉。很显然,当伺服轴数增加,这种控制方式的缺点就会显现出来,上位机硬件成本会增加,配线会很复杂,而且现场EMC不好的话,脉冲极易丢失。所以,这种模式一般是在四轴一下,所以,大部分PLC的脉冲控制轴数都在两轴或是三轴,极少部分PLC可以实现四轴。

2 通讯方式

通讯方式就是专门为解决脉冲方式的不足而产生的,已经成为一种发展趋势,他把脉冲数和脉冲频率通过通讯的方式,发送给伺服驱动器,这种方式不但可以传递伺服电机的位置信息,还能传递各种状态信息,比如伺服电机的电流,扭矩以及伺服驱动器的故障代码等等,很显然,当轴数多的时候,这种方式的优势不言而喻。

由于运动控制的特殊性,所以不同的厂家都推出自己的运动控制总线,既有开放的,也有封闭的,比如CANopen,以及在此基础上开发的CANmotion和CANlink,MECHATROLINK-II,CCLink等等。随着工业以太网技术的发展,基于以太网的运动控制总线也应运而生,比如EtherCAT,ProfinetNet,MECHATROLINK-III等等。还有基于光纤的SERCOS,SSCNETⅢ/H等等。

虽然 通讯的形式繁多,但他们解决的一般都是实时性问题,因为对于运动控制来说,实时性是非常重要的。从应用开发的角度来说,脉冲和通讯是没有区别的,只是信号传递的形式发生了变化。

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