姬戰(zhàn)國，袁慶一，未　來

(長春機械科學研究院有限公司，吉林 長春 130103)

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Parker運動控制器在定位裝配試驗機上的應用

姬戰(zhàn)國，袁慶一，未來

(長春機械科學研究院有限公司，吉林 長春 130103)

摘要：介紹了Parker多軸運動控制器的結(jié)構組成、功能特點及在定位裝配試驗機上的應用。

關鍵詞：運動控制器；定位裝配；試驗機

1概述

在現(xiàn)代化工業(yè)機床控制及精密定位裝配過程中，控制系統(tǒng)的精度、控制的穩(wěn)定性是十分重要的，對控制器的性能、功能要求是很高的。工程實踐證明，Parker運動控制器ACR9000是一款性價比高、容易使用、功能強大的運動控制器。

2ACR9000控制器

ACR9000控制器是Parker公司最先進的多通道獨立式運動控制器，可控制1到8軸。便利的接口形式和高性能的通信能力使ACR9000具有很高的靈活性，可用于不同的高速、高精度的自動化機器裝備上。作為獨立式控制器，功能強大的高速DSP(150/75MHz)使ACR9000完全勝任多任務伺服控制。ACR9000能夠與不同品牌的伺服驅(qū)動器和不同品牌的PLC進行良好接口。ACR9000還包括了一個容易使用的開發(fā)工具，使用戶可快速、高效地完成應用程序開發(fā)和設備的維護。

(1)ACR9000接口

ACR9000接口示意圖如圖1所示。

圖1　ACR9000接口示意圖

(2)ACR9000的特點

控制軸數(shù)：1-8軸。

處理器：32位浮點運算DSP。

用戶存儲區(qū)：1MB閃存，用于保存用戶的程序和設置的參數(shù)。

操作系統(tǒng)：多任務實時操作系統(tǒng)。

伺服環(huán)：PID，速度前饋，加速度前饋，Notch和低通濾波。

串行接口：1個串行端口(RS232 and/or RS422)。

Ethernet：10/100Base-T，USB：2.0。

模擬輸出：可輸出8路，16位模擬量。

步進輸出：可輸出8路，最高頻率2.5MHz。

編碼器輸入：可輸入10路正交編碼器信號，20MHz。

步進和方向，CW/CCW模式內(nèi)置數(shù)字I/O：2到4軸內(nèi)置20點24V DC光隔離輸入，4點24V DC光隔離輸出。

開發(fā)軟件：ACR-View軟件開發(fā)包，動態(tài)鏈接庫支持C++，VB6，C#，VB.NET。

ACR系列運動控制器可以同時執(zhí)行16段Program程序及8段PLC程序。

可以同時運行8段PLC程序，主要完成BIT位的邏輯處理。

每段PLC程序最多可支持8個計數(shù)器功能塊，8個定時器功能塊，8個BIT位鎖存功能塊。

3ACR9000的應用

研制的定位裝配試驗機主要用來進行兩個形狀相同的大尺寸異型件的套裝試驗，要保證工件可在一個平面內(nèi)進行橫向、豎向、旋轉(zhuǎn)精確定位運動，通過應用ACR9000三軸運動控制器來控制交流伺服系統(tǒng)，其中兩軸作直線運動，第三軸作圓周運動。直線運動反饋元件為高精度光柵尺，圓周運動反饋元件為高精度光電編碼器。通過上位機ACR_View軟件設置參數(shù)，對Parker控制器中相關參數(shù)進行設置，如通信方式；控制方式：速度DAC模擬量輸出、位置控制差分脈沖信號輸出；伺服驅(qū)動器、伺服電機型號；反饋元件的信號形式，測量精度；傳動系統(tǒng)相關參數(shù)，伺服PID控制參數(shù)，限位保護參數(shù)；JOG調(diào)試運行。設置好參數(shù)后，存儲到控制器中，安全可靠。控制系統(tǒng)組成如圖2所示，控制軟件界面見圖3。

圖2　控制系統(tǒng)組成示意圖

圖3　控制軟件界面

在應用中，成功測試了速度控制及光柵反饋閉環(huán)方式、速度控制及電機編碼器反饋閉環(huán)方式和位置控制定位方式，取得了較好的效果。通過幾種控制方式比較，速度控制和外接分辨力1μm的直線光柵尺作為反饋傳感器效果最好，控制精度高，重復精度高，是最理想的控制方式。在應用中，應注意以下幾點：

(1)必須為控制器的信號控制端(Enable Input，位于控制器的右下角，RS-232接口下面)提供一個24V的直流電源，才能使控制器控制電機的運動。

(2)電機飛車問題的解決。當控制器采用模擬量控制伺服系統(tǒng)時，如果控制器接收到的編碼器極性反了或接收不到編碼器信號，都會引起電機飛車。當出現(xiàn)飛車時，首先要確認控制器是否能讀到編碼器輸入，在伺服環(huán)監(jiān)視面板“Actual Position”中查看是否有編碼器輸入。如讀不到數(shù)值，則要查看編碼器連線是否正確。如果能讀到編碼器讀數(shù)，且編碼器讀數(shù)與實際位置相反，跟隨誤差越來越大，則應該是編碼器極性接反了造成的，相當于形成了正反饋。在軸配置中的位置環(huán)反饋中把編碼器極性反向即可解決問題。設定與反饋值顯示框圖如圖4所示。

圖4　設定與反饋值顯示框圖

(3)控制的PID參數(shù)

PID參數(shù)調(diào)試非常關鍵，直接影響控制品質(zhì)。在伺服增益面板“Servo Gains”可直接通過控制曲線圖進行PID參數(shù)的調(diào)節(jié)設置，如圖5所示。

4結(jié)束語

該項目成功應用Parker運動控制器進行伺服控制，通過大量試驗，測試其控制定位精度、定位重復性、控制穩(wěn)定性、連續(xù)運行的可靠性，均取得了較好的試驗效果。同時，更深入地了解了其方便的PLC通信控制、多軸控制程序的應用，為該控制器在運動控制上的進一步應用奠定了基礎。

圖5　PID調(diào)試窗口

參考文獻

[1]郗志剛,周宏甫.運動控制器的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].電氣傳動自動化,2005,(03).

[2]ACR9000 Series Hardware Installation Guide[Z].2011.

[3]鄧志君,梁松峰,等．基于RS485接口Modbus協(xié)議的PLC與多機通訊[J].微計算機信息,2010.

[收稿日期]2016-06-22

[作者簡介]姬戰(zhàn)國(1974-)，男，高級工程師，主要研究方向：自動控制。

中圖分類號：TP342+.3

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1674-3407.2016.02.016

Application of Parker Motion Controller to Position Adjust Testing Machine

Ji Zhanguo, Yuan Qingyi, Wei Lai

(Changchun Research Institute for Mechanical Science Co., Ltd. Changchun 130103, Jilin, China)

Abstract：The structure and function of Parker Motion Controller are introduced in the paper, and the application of the controller to the position adjust testing machine is described.

Keywords:motion controller; position adjust; testing machine