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定位控制的原理

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至圣

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主题:【探讨】定位控制的原理
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只看楼主 楼主 2020-12-11 10:50:01

变频器j绝对位置定位控制.rar

运动控制的本质是速度、时间和位移三者之间的数学关系:

速度、时间和位移,我们只要知道这三者中的任意两者,利用数学公式就可求出第三者。速度和位移可以通过编码器测量,时间可以通过plc内部时钟获取,加速斜坡和减速斜坡时的位移也有相应的数学公式可利用,plc附带的库指令就是根据这些计算公式所做的集成块。

软件自带的运动控制库是“已经造好的轮子”,轮子一旦造好,使用它的时候必须按照它的规矩(接口连接方式、报文格式、硬件层如使用PTO控制还是使用总线控制或者模拟量控制?等……),所谓标准就是这个东西。而标准是被别人制定的,用户要使用这个标准就得被动接受,用得好不好就看用户对“标准”的理解是否契合了,当用户习惯200平台的这些标准,转而使用1500平台的标准,又得有一个摸索适应过程。

学习一种技术,不应该是只学习方法,而是理解原理。明白了原理,没有合适轮子可用的时候,自己可以造轮子。



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至圣

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只看楼主 楼主 1楼 2020-12-11 18:47:18

我在写这个帖子的时候就是准备自己造轮子了。

接了一个项目,12个提升机,三层定位控制,上周末提升机供应商给我的方案是每台提升机配置9个位置传感器(2个极限位,3个定位,5个减速位),一看这个配置就发火了,这是多么低级的效率!这周一一早就跟供应商沟通,改成编码器安装在减速机输出轴上检测位置(减速机输出端一般带有M6螺孔,也很方便安装编码器),G120C通过modbus rtu控制速度,200smart的运动控制库不支持这种硬件连接方式做定位,但库指令中的说明文档弄懂了,编写一个标准绝对定位指令块也并不难。能用变频器模拟量速度控制加编码器反馈做定位控制,那么PTO或者PN伺服驱动器定位还会有数量限制吗?从这个意义上讲,花点功夫造个轮子还是值得的。


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只看楼主 2楼 2020-12-13 17:33:46

这是个更加愚蠢的方案!


Zane 注册自动化系统工程师 Always save before download
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只看楼主 楼主 3楼 2020-12-13 21:17:48
以下是引用Zane在2020-12-13 17:33:46的发言 >2楼

这是个更加愚蠢的方案!

哦?这么怪腔怪调的,必有高论,说说你的论点!


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只看楼主 4楼 2020-12-13 23:38:16

我见到的提升机,都是采用的端子控制模式,没见过有采用通讯方式的,可能是我见识少吧。


努力学习西门子
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只看楼主 楼主 5楼 2020-12-14 07:39:46

12台提升机分属12个智能从站,每个智能从站用一个200smart,每个200smart通过modbusrtu控制一台g120c变频器。



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只看楼主 6楼 2020-12-14 07:48:41

"编写一个标准绝对定位指令块也并不难",不说很难,但也不容易,一般人编不出来。


 
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只看楼主 7楼 2020-12-14 11:07:22

看雪至圣,期待分享。版主说的有一定道理。类似电梯的项目可能都要有N多个定位/减速等接近开关加编码器来定位。接近开关再不济也应是全闭环上的一个确定点;编码器再精密也只是半闭环上的多个点。连续旋转的机构可能基本也要靠接近开关加编码器的超驰块来做简单定位。


 
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只看楼主 楼主 8楼 2020-12-15 21:59:10
以下是引用holdkcsxyz在2020-12-14 11:07:22的发言 >7楼

看雪至圣,期待分享。版主说的有一定道理。类似电梯的项目可能都要有N多个定位/减速等接近开关加编码器来定位。接近开关再不济也应是全闭环上的一个确定点;编码器再精密也只是半闭环上的多个点。连续旋转的机构可能基本也要靠接近开关加编码器的超驰块来做简单定位。

程序已上传到主帖,分享谈不上。写这个帖子本就是来科普的,我就不再说什么抛砖引玉之类谦虚的话了,呵呵!

编码器接入CU都不算闭环,真不知道啥才叫闭环。

没有一个跟帖的谈到反向间隙补偿的问题,这才是链传动最但心的问题,好在我一直紧盯机械装配,链条预张紧足够忽略反向间隙,可以不加反向补偿参数,这样程序写起来没那么啰嗦,懂得原理就行了。



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只看楼主 9楼 2020-12-15 22:19:32

 实际上计算好停车距离就可以高效的停车了。

这个有一点类似于PID的调节过程。


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只看楼主 楼主 10楼 2020-12-15 22:57:07

说的对,减速距离=(最高速+最低速)*减速时间/2=1/2加速度*减速时间*减速时间,计算减速轮廓就得用三角形中位线定理。


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只看楼主 11楼 2020-12-15 23:22:04
以下是引用看雪001在2020-12-11 18:47:18的发言 >1楼

我在写这个帖子的时候就是准备自己造轮子了。

接了一个项目,12个提升机,三层定位控制,上周末提升机供应商给我的方案是每台提升机配置9个位置传感器(2个极限位,3个定位,5个减速位),一看这个配置就发火了,这是多么低级的效率!这周一一早就跟供应商沟通,改成编码器安装在减速机输出轴上检测位置(减速机输出端一般带有M6螺孔,也很方便安装编码器),G120C通过modbus rtu控制速度,200smart的运动控制库不支持这种硬件连接方式做定位,但库指令中的说明文档弄懂了,编写一个标准绝对定位指令块也并不难。能用变频器模拟量速度控制加编码器反馈做定位控制,那么PTO或者PN伺服驱动器定位还会有数量限制吗?从这个意义上讲,花点功夫造个轮子还是值得的。

一说到提升机,我的第一感觉是大功率,怎么会使用伺服器呢?西门子的东西还使用Modbus rtu?

为什么不使用PN?


定位的方法比较多,可以把定位控制放在PLC,变频器采用闭环控制,如果条件好的在减速机上安装绝对值编码器进行坐标测量,如果条件不好的可以考虑采用PN总线的方法从变频器读取闭环编码器的脉冲进行累加然后转换为坐标值,这个处理的好的也是可以做到很高精度的。


备注:定位的第一步,首先坐标测量要准确,所以必须要有一个坐标效正硬件复位点。我们的自动化起重机都是这么干的。


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只看楼主 12楼 2020-12-16 12:09:29

      感谢分享!同意减速距离推算的重要性。

       我理解非工件头直接检测旋转编码器方案适合用在有N个接近开关对标的短程往复运动场合(一般项目的施工条件:运动机构一般要有接近开关和铁磁性挡片;关键对标点要有铁磁性挡片和接近开关和运动机构双保险对标;中间某个稍关键的过程点可以有接近开关或挡片若没有接近开关也行至少要有挡片);非工件头直接检测旋转编码器方案不是特别适合连续单方向旋转或工件头可能较多安全考虑以及有“打滑”趋势间隙的精密位置控制场合,这种场合要用非工件头直接检测旋转编码器方案的话运动部分可能也要经常性超驰对标。做过涂布机以及酸洗机基本都是配置简易实惠的直线磁栅尺和移动读数头;看过比较精密的印刷线转台基本上是配置更昂贵的圆光栅。

       以上理解不一定正确,如有不妥请批评指正。

       借这个《定位控制的原理》帖子分享一个液位位置控制方案的简单思路:硬件搭建上采用传感器直接检测“工件头”的闭环位置控制思路。以前贴过一个咨询版主及芳工的通过压力环调节液体位置环的帖子(稀薄油膜状液体),这个方案有一定应用场景。

       点对点的位置控制相对简单点,关键是硬件控制器,传感器,执行器的选型,当然软件程序的思路也是很关键。关于柔性液体位置控制还有另外一种方法和应用场景。本来想分享下例程和视频但由于用的是非西门子方案。因此只简单介绍思路:类似乌鸦喝水平衡块填充调节方法。利用类似“小石子”的平衡块来调节“水壶”大容器的液位,填充平衡块是规则的矩形或者是不规则的形状也是可以的,但平衡块的表面积要可实时计算。由伺服电机带动平衡块来调节大容器的液位。这也牵扯位置控制,只不过是要用伺服的位置控制并根据液体位置反馈来调节液体的位置。

       简单的思路是用XX周期的运动超驰块连续变位置变速度给定来做位置控制:短程调节按每次大概YY周期,则在XX内连续用YY/XX==ZZ次的运动超驰叠加.最终使液位迅速/准确/无超调稳定到达给定值且稳定无超调(精度是传感器最小分辨率)。长程调节和短程调节都能达到一样效果(相对快速/精准/稳定)。且引入第三方的第二套传感器和控制器检测后精度和方案一致。

       而且可以规划超驰速度以促成给定时间内到达给定位置-即定时定位这类比“时间凸轮”比如规定5秒内到达5.0mm±0.005mm位置。将时间发生器即时钟源替换成编码器脉冲源,则”时间凸轮“变成“位置凸轮”。

       当然细想还要考虑调节完成后平衡块上的非常少量的残留液体短时持续滴漏补偿函数以弥补平衡块上些许残留液体短时持续滴漏对大容器液位精度影响(需要综合考虑平衡块前一次浸没在液体里的表面积以及液体密度);还要考虑液位数据的动态滤波,滤波基本上是要让柔性物体接近刚性物体的线性调节特性。类似思路可以简单的推广到刚性/柔性的位置控制场合(液压位置/液体位置/刚体位置......)。

图是简易调节数据(竖坐标是位置;横坐标时间)


 



 



 
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只看楼主 13楼 2021-01-29 14:37:43

我最近也做了一个简易的提升机(第一次做),也是限位开关/到位开关/减速开关/变频器 等做的。也考虑过用编码器来计算位置。但是在提升机应用方面,我觉得限位开关,这些相对比较机械的元件安全可靠耐用性会比编码器好那么一点点。所以采用了开关的方式。使用编码器的好处是,省了不少的开关, 调节位置,也会比开关更灵活。


 
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只看楼主 14楼 2021-02-01 13:01:41

最近做的修炉塔 提升机构,定位位置是固定的,用的上下极限开关,减速位接近开关,定位接近开关,

变频DP 通讯给定速度和启停信号。


 
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只看楼主 15楼 2021-07-10 10:33:59

旋转编码器安装减速机轴反馈位置只能算半闭环,直接反馈机构实际位置才能算闭环,这个系统使用高精度激光测距测距测量实际位置反馈控制系统才叫闭环!对于提升机系统,增加接近开关或者行成开关增加控制安全性角度。


能力创造机会,行动改变命运。不断完善自己,进步再进步。
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只看楼主 16楼 2021-07-10 13:17:22

我想问问。这个子程序没有启动命令的时候LW19的值是多少?

你这个大窟窿漏洞极度危险。啊!


 
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只看楼主 楼主 17楼 2021-07-10 17:59:18

这是相对定位,不是绝对定位。


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只看楼主 18楼 2021-07-11 08:33:16

看来你还是未意识到问题的严重性。

没有运行命令时,没有任何东西给LW19赋值。out参数仍然要呕一个直输出。它什么都没吃,它呕什么?但是必须有点东西呕给你啊。只能呕昨天消化过的给你了。

你知道它昨天吃啥了吗?你知道上一个子程序的lw19是谁?

你的程序肯定有其他停止的手段。否则程序不可能可以工作。


 
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只看楼主 19楼 2021-07-13 09:02:51

支持楼主,能用自己的编的功能块最好,用西门子的运动指令看不到逻辑,换个平台,不会编程了。本人就做过热轧轧机辊缝定位,运卷小车定位,都是自己编的控制程序。就算是PID,弄懂原理及公式,一样自己编程。西门子的指令块还不一样是人编的,还不一样会有bug。



 
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