新兴的开放式运动控制技术

时间:2019-03-25 05:58:13 来源:锦江信息网 作者:匿名



随着自动化技术的发展,伺服电机控制装置(步进,交流,直流)越来越多地用于工业自动化设备的控制,以实现计算机控制的装置轨迹运动。过去,这种伺服电机控制装置的制造已经被FANUC和SIEMENS等几家大公司垄断。由于各公司的控制策略不同,各公司的数控设备开放性差,难以升级,扩展和维护。随着数控技术进入分布式控制系统和FMS,相对封闭的数控系统无法满足用户对开放性,互换性和可扩展性的需求。应采用开放式运动控制技术。诞生了。

1开放式运动控制器的特点

根据IEEE的定义,“开放系统提供了在多个控制供应商的不同平台上运行合理实现的应用程序并与其他系统应用程序互操作的能力,并且具有与用户交互的延续。”开放式控制系统作为一种开放式系统,也具有后者的相应特征:

(1)硬件独立于特定供应商,即用户可以在很大范围内选择控制器供应商。

(2)模块化拓扑和标准化接口,即控制系统开发人员和用户可以根据自己的需要使用现有模块或定义自己的模块,并通过模块之间的标准化接口通信快速建立专用控制系统。 。

(3)系统可以直接运行第三方应用软件,如多轴CNC,CAD/CAM,数据库软件。

开放性,可互换性,可移植性和可扩展性是开放式运动控制技术的主要研究内容。根据普通伺服电机的类型,运动控制器主要分为步进电机型,直流直流伺服型和交流伺服型。从总线形式来看,它主要分为ISA接口,PCI接口,VME接口,RS232。接口和USB接口;从整体结构来看,它主要分为PC插件式和网络型。运动控制器可以实现硬件对一个或多个坐标轴的位置和速度伺服控制。它配备了功能齐全的软件伺服控制软件,具有完善的运动轨迹插补功能和软件伺服控制功能。它可以方便地连接到机床,机器人等,可以在高级应用程序和机床或机器人等设备之间快速建立控制,并可以交换测试数据。它具有开发简单,易于互换的特点。运动控制器的使用将大大缩短新产品的开发周期,这将有助于用户创建自己的名牌产品,特别适合设备制造商采用OEM方法。从开发趋势来看,开放式运动控制器将成为未来数控系统的核心部件。2运动控制器的研究和应用现状

在美国,运动控制器产品用于许多领域,从数控机床,大型集成电路焊接设备,磁盘驱动器,包装机械,纺织机械到木材加工设备。可以说,只要有伺服电机应用,就会使用运动控制器。 1998年,美国有200多家公司从事制造运动控制器硬件和软件产品。运动控制器产品的销售额超过20亿美元,与1997年相比增长率超过30%。众所周知的运动控制器制造商包括Delta Tau,Galil,DMC,Aerotech,Tech80等。开放式运动控制器在美国被称为新一代工业控制器。在日本,开放式运动控制器被认为带来了第三次工业革命,并预测其应用的无处不在将类似于当今广泛使用的PLC。美国还建立了美国运动控制器工程师协会(AIME),这使人们很容易看到运动控制技术的重要性。

在国际上,运动控制技术的研究始于20世纪80年代后期。早在1989年,美国政府就减少了大型制造设备(数控机床,加工中心等)对日本控制器(FANUC,OMRON)的依赖。建立了国家制造科学中心,开发了下一代机器控制器(NGC)的研究项目,旨在开发可用于CAD/CAM和多传感器信息集成的商用机器控制环境。软件平台。该项目研究的结果形成了开放系统架构标准规范(NGC-SOSAS),有助于工业运动控制器产品的标准化。

随着NGC-SOSAS的完成,一些发达国家的工业和研究部门也制定了开放式运动控制技术的研究计划。例如,为了提高欧洲机床制造商和控制器开发商在世界市场上的竞争力,欧盟于1990年开发了自动控制开放系统架构(OSACA),旨在开发独立于硬件的开发。开放式架构规范可应用于大多数工业控制器,以提高控制系统的灵活性,并降低用户OEM制造过程的培训,开发和维护成本。 1995年,日本的六大公司(东芝,丰田,马扎克机床公司,日本IBM,三菱,SML电气公司)联合制定了“控制器开放系统环境”的研究计划,以实现工厂自动化设备和控制。该设备的制造提供了开放式架构规范。在国际上,美国非常重视开放式运动控制技术的研究。在完成NGC计划的基础上,它开发了几项国家级开放运动控制技术研究计划,如国家标准局(NIST)。增强机器控制器研究计划;美国空军的OASYS计划;美国能源部资助的ICON计划和TEAM项目。 TEAM项目的目的是为不同的设备控制创建三个开放式结构循环平台。从这些计划中我们可以看出,美国非常重视开放式运动控制技术,这也是美国运动控制产品占据世界体育控制器市场份额80%以上的主要原因。

3我们的对策

与国外相比,中国没有专门从事控制器硬件和软件产品制造的企业。运动控制技术和产品的研究和开发尚未受到研究机构和大学的关注。据不完全统计,从美国进口的运动控制产品每年的成本约为6000万元。面对这种情况,我们应该积极开展开放式数控技术的研究,否则会严重影响中国数控产品在国内外市场的竞争力,使中国目前几家数控设备制造商经历过无法承受的影响。国外新一代开放式运动控制产品面临更加严峻的形势。

凭借其先进的技术和应用灵活性,开放式运动控制器已被国外众多用户所接受,并已成为传统数控系统的替代产品。运动控制器已进入国外普遍发展阶段,但在中国仍然是空白。目前,国内对运动控制技术产品的需求量很大,国外一些运动控制器产品已进入国内市场,价格昂贵。积极开发自己的运动控制器产品具有重要的经济价值和广阔的前景。因此,有必要对开放运动控制理论和技术进行研究,以促进中国未来运动控制器产品和新一代基于PC的开放式数控产品的发展。

首先,要注意各方面,特别是政府参与制定相关研发计划。其次,参与研究计划的成员范围应该广泛,包括研究机构,生产公司和最终用户等研究机构。只有这样,才能确保研究成果符合中国国情,真正开放。

第三,我们必须吸收世界上已有的开放式控制协议的先进要素,如OSACA,OSEC,OMAC等,我们必须立足于国家,并提出具有自己特点的协议,我们不能复制他们。

第四,基于生产一代,研究一代,构思一代的原则,有必要以符合中国国情的控制器产品占领市场,研究符合世界发展趋势的先进技术。


  
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