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西門子模塊6ES7212-1AB23-0XB8詳細(xì)說明
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PLC是怎么控制伺服電機(jī)的？
在回答這個(gè)問題之前,，首先要清楚伺服電機(jī)的用途,，相對于普通的電機(jī)來說,，伺服電機(jī)主要用于精確定位，因此大家通常所說的控制伺服,，其實(shí)就是對伺服電機(jī)的位置控制,。其實(shí)，伺服電機(jī)還用另外兩種工作模式,，那就是速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，不過應(yīng)用比較少而已,。
速度控制一般都是有變頻器實(shí)現(xiàn),，用伺服電機(jī)做速度控制,，一般是用于快速加減速或是速度精準(zhǔn)控制的場合，因?yàn)橄鄬τ谧冾l器,，伺服電機(jī)可以在幾毫米內(nèi)達(dá)到幾千轉(zhuǎn),，由于伺服都是閉環(huán)的，速度非常穩(wěn)定,。轉(zhuǎn)矩控制主要是 控制伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,，同樣是因?yàn)樗欧姍C(jī)的響應(yīng)快。應(yīng)用以上兩種控制,，可以把伺服驅(qū)動器當(dāng)成變頻器,，一般都是用模擬量控制。
伺服電機(jī)最主要的應(yīng)用還是定位控制,，位置控制有兩個(gè)物理量需要控制,，那就是速度和位置，確切的說,，就是控制伺服電機(jī)以多快的速度到達(dá)什么地方,，并準(zhǔn)確的停下。
伺服驅(qū)動器通過接收的脈沖頻率和數(shù)量來控制伺服電機(jī)運(yùn)行的距離和速度,。比如,，我們約定伺服電機(jī)每10000個(gè)脈沖轉(zhuǎn)一圈。如果PLC在一分鐘內(nèi)發(fā)送10000個(gè)脈沖,，那么伺服電機(jī)就以1r/min的速度走完一圈,，如果在一秒鐘內(nèi)發(fā)送10000個(gè)脈沖，那么伺服電機(jī)就以60r/min的速度走完一圈,。
所以,，PLC是通過控制發(fā)送的脈沖來控制伺服電機(jī)的，用物理方式發(fā)送脈沖,，也就是使用PLC的晶體管輸出是的方式,，一般是低端PLC采用這種方式。而中PLC是通過通訊的方式把脈沖的個(gè)數(shù)和頻率傳遞給伺服驅(qū)動器,，比如Profibus-DP CANopen,MECHATRObbbb-II,EtherCAT等等,。這兩種方式只是實(shí)現(xiàn)的渠道不一樣，實(shí)質(zhì)是一樣的,，對我們編程來說,，也是一樣的。這也就是我想跟大家說的,，要學(xué)習(xí)原理,，觸類旁通，而不是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。
對于程序編寫,，這個(gè)差別很大,，日系PLC是采用指令的方式，而歐系PLC是采用功能塊的形式,。但實(shí)質(zhì)是一樣的,，比如要控制伺服走一個(gè)絕對定位，我們就需要控制PLC的輸出通道,，脈沖數(shù),，脈沖頻率，加減速時(shí)間,，以及需要知道伺服驅(qū)動器什么時(shí)候定位完成,，是否碰到限位等等。無論哪種PLC,，無非就是對這幾個(gè)物理量的控制和運(yùn)動參數(shù)的讀取,，只是不同PLC實(shí)現(xiàn)方法不一樣
工業(yè)智能化向前沿推進(jìn) 芯片設(shè)計(jì)如何助力PLC低功耗、小型化
工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)變革經(jīng)過了幾個(gè)時(shí)代,，當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)4.0階段,，雖然技術(shù)更迭在加速，但每一次更迭都致力于相同的愿景,，即提高生產(chǎn)效率,、降低安全隱患、提高產(chǎn)品一致性和質(zhì)量,、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,，以及降低生產(chǎn)過程的浪費(fèi)。
對此,，近些年一直將提升工業(yè)和工廠智能化作為主要目標(biāo)市場的美信深有體會,，2014年該公司推出面向工業(yè)市場的第一代微型PLC產(chǎn)品，大幅減小PLC尺寸,；2016年推出的第二代Pocket IO產(chǎn)品,，較上一代尺寸縮小2.5倍，功耗降低30%,，整個(gè)模塊體積縮小到可以放入口袋,，這也是Pocket IO名稱的來歷。更重要的這一代產(chǎn)品通過引入了IO-bbbb技術(shù),，一種智能傳感器技術(shù),，讓工業(yè)控制真正實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，能夠讓產(chǎn)線針對外界環(huán)境的變化,，實(shí)現(xiàn)一些動態(tài)響應(yīng)和調(diào)整,。由此帶來的是通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)提供生產(chǎn)靈活性,，工廠可以用一條產(chǎn)線生產(chǎn)多種產(chǎn)品，不需要增建,、擴(kuò)建更多的產(chǎn)線,；按照兩年更新一代的節(jié)奏,，到了今年2018年,，美信如約推出了第三代工業(yè)平臺Go IO產(chǎn)品，這一代產(chǎn)品的尺寸較上一代縮小10倍,，功耗降低50%,。
如果說第一代和第二代工業(yè)平臺產(chǎn)品的推出背后是隨著自動化水平的提高，工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谀K體積要求越來越高,，對分布式控制的需求也越來越多,。那么到了第三代產(chǎn)品，我們能看到工業(yè)4.0對工廠建設(shè)的新要求和新趨勢,，即隨工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智能化的不斷推進(jìn),，整個(gè)工廠網(wǎng)絡(luò)面臨重建，智能化控制正在加速向前沿,、邊緣推進(jìn),，而工業(yè)設(shè)備邊緣側(cè)的小型化、低功耗要求顯著更高,。下圖數(shù)據(jù)顯示,，當(dāng)前市場對小型PLC的需求量幾乎是大型PLC的2倍，明顯見證了這一趨勢,，Go IO正是為此而來,。
工業(yè)智能化向前沿推進(jìn) 芯片設(shè)計(jì)如何助力PLC低功耗、小型化
“實(shí)際上Go IO的引入可以讓客戶實(shí)時(shí)監(jiān)測產(chǎn)線運(yùn)行的健康狀況,，每個(gè)環(huán)節(jié)是不是在正常健康的運(yùn)轉(zhuǎn),，同時(shí)引入一些診斷的功能，從而實(shí)現(xiàn)更加智能化的管理,。而且從前沿智能傳感器收集大量信息,，能夠獲取更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，對人工智能的引入也是有幫助的,，因?yàn)槿斯ぶ悄艿乃惴梢曰谶@些精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)來做運(yùn)算,，從而做出正確的判斷。Go IO的部署,，可以讓終端設(shè)備將收集到的數(shù)據(jù)送到云端,，對于AI數(shù)據(jù)管理非常有利。"美信工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經(jīng)理Jeff DeAngelis這樣介紹Go IO對未來智能化工廠建設(shè)的意義,。
最新一代Go IO產(chǎn)品在尺寸,、功耗方面表現(xiàn)的顯著改善得益于幾顆核心器件的集成化設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化,。包括將上一代通信模塊MAX14949與變壓器集成在一起，構(gòu)成MAXM22510,，尺寸減小了40%,；IO部分的數(shù)字隔離器MAX14930和數(shù)字串行器MAX22190集成在一起，構(gòu)成MAX22192,，尺寸減小了31%,；電源部分通過美信專有的uSLIC電源模塊技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸出電流可達(dá)300mA工業(yè)電源模塊MAXM15462，將高效同步整流的高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和電感,、電容全部集成到一起,，較上一代解決方案的尺寸減小了65%。最終實(shí)現(xiàn)的Go IO電路板尺寸只有12K mm3 ,。
工業(yè)智能化向前沿推進(jìn) 芯片設(shè)計(jì)如何助力PLC低功耗,、小型化
Go IO PLC板卡大小不及一張名片
然而在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域，芯片產(chǎn)品的高集成度優(yōu)勢并不那么明顯,。對此,，Jeff也坦言，因?yàn)楣I(yè)領(lǐng)域的客戶需求相對分散,，如何在高集成度和靈活性之間取得平衡確實(shí)是產(chǎn)品定義中的一大難題,。美信的做法是聽取客戶聲音，與客戶進(jìn)行廣泛溝通,，了解他們的需求,，在產(chǎn)品定義中以解決客戶的實(shí)際問題為出發(fā)點(diǎn)是其經(jīng)驗(yàn)之談。
用一個(gè)細(xì)節(jié)來說明美信在產(chǎn)品定義中對客戶實(shí)際需求的考量,。MAX14912是一款8路數(shù)字輸出芯片,，以非常小的尺寸提供8通道的數(shù)字輸出，它除了可以實(shí)現(xiàn)快速切換外,，還具有安全的去磁功能,，這點(diǎn)在工業(yè)控制里很重要，因?yàn)橄到y(tǒng)中的一些傳感器是感性負(fù)載,，在開關(guān)瞬間會產(chǎn)生很強(qiáng)的反沖,，這個(gè)能量如果不能很好的處理會造成機(jī)器設(shè)備的損壞。MAX14912這顆IC里集成了釋放通道,，讓它具有了去磁的功能,，可以把感性負(fù)載的瞬間反沖吸收掉，為設(shè)備和其他單元提供有效的保護(hù),。幫助用戶擺脫設(shè)計(jì)的局限性,。
Jeff提到，之所以命名為Go IO,，意在這款平臺產(chǎn)品因?yàn)槠湫⌒突奶卣骺梢赃M(jìn)入更多的應(yīng)用場景,，不只局限于工業(yè)自動化應(yīng)用,，還可以進(jìn)入包括樓宇自動化、機(jī)器人等同樣對低功耗,、小型化有較高要求的應(yīng)用領(lǐng)域,。“很多客戶已經(jīng)在design in階段,。"Jeff如是說,。