引言：伺服位置控制是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域經(jīng)常遇到的控制需求，過(guò)去經(jīng)典的解決方案是用運動(dòng)控制模塊發(fā)送脈沖信號控制步進(jìn)或伺服驅動(dòng)系統。但是隨著(zhù)生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展，伺服驅動(dòng)功率越來(lái)越大，控制方法也逐步從脈沖控制變?yōu)楦咚偻ㄓ嵖刂?。丹佛斯運動(dòng)控制器能與驅動(dòng)器和各種現場(chǎng)總線(xiàn)通訊卡緊密結合，為用戶(hù)提供了可編程開(kāi)放式的通訊控制接口，是目前市場(chǎng)上性?xún)r(jià)比最高的通用遠程伺服控制工作站之一。

    一、  Epsilon SWB發(fā)泡模機運動(dòng)控制要求：

    該機有上模翻轉、下模翻轉、整體翻轉3個(gè)角度位置控制和上模升降一個(gè)垂直位置控制，定位精度要求都很高。其中上模滿(mǎn)載時(shí)重達半噸。

                           Epsilon SWB發(fā)泡模機的基本機械結構圖。

    電驅動(dòng)必須實(shí)現并滿(mǎn)足如下要求：

    1、發(fā)泡模機在機械上為對稱(chēng)結構，上模升降、下模翻轉和整體翻轉這三個(gè)基本動(dòng)作都是由兩邊兩臺電機同時(shí)驅動(dòng)的，電機和減速機構型號規格完全相同。這樣如何使兩臺剛性連接的電機輸出轉速輸出轉矩保持一致，是電氣驅動(dòng)需要解決的難題之一。

    如果使用同步伺服電機，這將是一個(gè)非常困難的控制要求?？尚械霓k法為令其中一臺同步伺服電機作主機，工作于速度（位置）模式；另一臺同步伺服電機作輔機，工作于轉矩模式，其轉矩給定值為主伺服電機的輸出轉矩值。

                                     圖二、輸出轉矩示意圖

    但是如果使用異步伺服電機，用一臺伺服驅動(dòng)器同時(shí)驅動(dòng)兩臺電機，利用異步電機的固有特性，可以方便地實(shí)現轉速同步，并且轉矩輸出一致。右圖為此種運行模式時(shí)兩臺電機的輸出轉矩，可見(jiàn)輸出轉矩的不平衡是由于電機的轉矩-轉差特性不同造成的，這個(gè)問(wèn)題可以用選擇相同廠(chǎng)家相同型號電機的辦法解決，而且最好是選額定轉差比較大的異步電機。

    丹佛斯FC302驅動(dòng)器能夠同時(shí)帶兩臺異步伺服電機，作電機自適應時(shí)只要將電機功率、電機電流設為2臺異步伺服電機的總合就可以了。

    2、機械抱閘控制

    上模非常重，起動(dòng)時(shí)如果驅動(dòng)器和機械抱閘配合不好，很容易下溜或上沖。

                                         圖三、機械抱閘控制時(shí)序圖 

    丹佛斯FC302驅動(dòng)器內置起重設備專(zhuān)用的機械抱閘控制輸出，上圖為其動(dòng)作的時(shí)序圖，電機起動(dòng)之初是工作于轉矩輸出方式的，在機械抱閘逐步松開(kāi)的過(guò)程中，電機控制模式也平滑地從轉矩控制模式轉換為轉速控制模式。在過(guò)渡期間，還可以提升轉速控制的PID，有助于進(jìn)一步提高驅動(dòng)器的負載響應能力。

    3、下模翻轉和整體翻轉是通過(guò)曲柄機構實(shí)現的，因此實(shí)際機械角度與電機角位移是非線(xiàn)性關(guān)系

                                  圖四、電機角位移-機械翻轉角度關(guān)系圖

    這要靠運動(dòng)控制器內部運算或用查表插值運算的辦法解決。

    二、運動(dòng)控制的高速總線(xiàn)通訊接口程序編制和定義：

    現場(chǎng)總線(xiàn)通訊控制在主站和從站之間傳遞預定字長(cháng)的過(guò)程數據，丹佛斯運動(dòng)控制器在現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中作為遠程伺服控制工作站運行，控制命令的執行和實(shí)際位置、狀態(tài)的反饋全靠過(guò)程數據交互實(shí)現。為了方便與其他主機的銜接，在參考了西門(mén)子FM系列運動(dòng)控制模塊的控制辦法，再結合現場(chǎng)總線(xiàn)的控制特點(diǎn)，定義了如下過(guò)程數據：

    表一：過(guò)程數據PCD定義

	PCD1	PCD2	PCD3	PCD4
寫(xiě)入	控制字	速度給定	位置給定	轉矩給定
讀出	狀態(tài)字	當前實(shí)際速度	當前實(shí)際位置	當前實(shí)際轉矩

    其中控制字定義如下：

    表二：控制字定義

位	位 = 0	位 = 1
0	自由運行	伺服鎖定
1	正轉	反轉
2		點(diǎn)動(dòng)
3		轉速控制模式
4		轉矩控制模式
5		相對定位控制模式
6		絕對定位控制模式
7		回零位
8		故障復位
9		動(dòng)作完成標志清除
10-15		保留

    狀態(tài)字定義如下：

    表三：狀態(tài)字定義

位	位 = 0	位 = 1
0	無(wú)正轉限位信號	正轉限位信號動(dòng)作
1	無(wú)反轉限位信號	反轉限位信號動(dòng)作
2	機械制動(dòng)抱緊	機械制動(dòng)釋放
3	運動(dòng)過(guò)程中	動(dòng)作完成
4	驅動(dòng)系統正常	驅動(dòng)系統報警
5		運動(dòng)控制器控制就緒
6		回零位完成
7-15		保留

    三、丹佛斯運動(dòng)控制器簡(jiǎn)介：

    丹佛斯運動(dòng)控制器是與丹佛斯的FC300系列驅動(dòng)器緊密結合的，其接口如圖所示：

    X55為編碼器2輸入接口，缺省用于連接從電機編碼器；

    X56為編碼器1輸入接口，缺省用于連接主電機編碼器；

    X57為10數字量輸入接口；

    X58為24VDC電源；

    X59為8數字量輸出接口。

    丹佛斯運動(dòng)控制器的編程方式

    丹佛斯運動(dòng)控制器使用丹佛斯公司開(kāi)發(fā)的Aposs運動(dòng)控制語(yǔ)言，其編程風(fēng)格模仿C語(yǔ)言，并提供多種便利指令，其界面如下圖所示：

 
    丹佛斯運動(dòng)控制器能提供如下基本功能：

    1． 輸入輸出邏輯控制功能；

    2． 同步控制功能，電子凸輪；

    3． 定位控制功能；

    4． 中斷功能，如時(shí)間中斷，I/O中斷等；

    5． 基本數學(xué)、邏輯運算功能；

    ……

    丹佛斯運動(dòng)控制器支持的高速通訊協(xié)議：

    Profibus、CANopen、DeviceNet、Interbus、LonWorks、工業(yè)以太網(wǎng)

    ……

    丹佛斯運動(dòng)控制器程序例（部分）：

//HOME MODE 1

IF (step==16) THEN                                   

    homevel = GET HOME_VEL                     

    IF (home_done==0) THEN 

        servo_on = 1 

        IF (svon_dlyt.2==1) THEN

            IF (homevel>0 AND ls_fwd==0) OR (homevel<0 AND ls_rev==0) THEN 

                IF (home_dog==1) THEN

                    CSTOP                       //CVEL 0

                                                    //CSTART

                    step = 17                     

                  ELSE                        

                    ACC 50

                    CVEL homevel 

                    CSTART 

                ENDIF                                      

              ELSE

                CSTOP                              //CVEL 0

                                                      //CSTART

                IF (home_dog==1) THEN                      

                    step = 17

                  ELSE                     

                    step = 18

                ENDIF      

            ENDIF

          ELSE

            CSTOP                                     //CVEL 0

                                                         //CSTART

        ENDIF

      ELSE

        CSTOP                                            //CVEL 0

                                                            //CSTART

        step = 10                                                          

    ENDIF           

ENDIF

    四、主控PLC的編程辦法：

    主機中關(guān)于運動(dòng)控制部分的子程序可以按如下邏輯框圖編程：

    程序例：

    （略）

    使用效果：

    系統實(shí)際運行效果非常理想，響應速度快、速度平穩，完全達到了控制技術(shù)要求。通用的丹佛斯遠程控制器達到了替代專(zhuān)用PLC運動(dòng)控制模塊的作用。FC302的優(yōu)異性能，保障了定位精度。由于自定義的通訊過(guò)程數據、控制字定義清晰簡(jiǎn)潔，主機控制程序開(kāi)發(fā)變得更容易了。

    結束語(yǔ)：

    使用西門(mén)子的PLC加西門(mén)子的位置控制模塊，編程會(huì )是一個(gè)艱巨而繁復的工作，但是利用Profibus現場(chǎng)通訊總線(xiàn)直接控制控制丹佛斯的運動(dòng)控制器，將繁復的程序功能交給遠程伺服工作站以分布式方式處理，不但可以節省系統成本，還大大提高了整機開(kāi)發(fā)速度，值得在自動(dòng)化控制領(lǐng)域推廣。

    參考文獻  

    [1]   FC300編程指南. MG.33.M4.41. Danfoss A/S. 2008

    [2]   運動(dòng)控制器MCO305使用說(shuō)明. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007

    [3]   運動(dòng)控制器MCO305設計指南. MG.33.L2.02. Danfoss A/S. 2007