西門子衡水模塊一級授權(quán)總代理
一些閉環(huán)運(yùn)動控制的應(yīng)用很顯然需要運(yùn)動控制器，然而一些人也可以通過使用PLC來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。當(dāng)然，選擇何種控制方式常常難以定論。
當(dāng)你可以使用PLC控制的時候，為什么還需要花錢去購買一個專用的電液運(yùn)動控制器呢？答案很簡單。一般來說，考慮的因素包括使用數(shù)量，實(shí)現(xiàn)難度，可用時間，生產(chǎn)效率，精度要求以及經(jīng)濟(jì)性等。做出何種決定往往是很模糊的。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，我知道哪種類型的應(yīng)用可以用PLC，哪種不適用。
對于大多數(shù)的控制系統(tǒng)設(shè)計者來說，成本是的想法。的辦法就是購買帶有模擬量輸入和輸出的PLC用于各種軸的控制，還可以帶有一些數(shù)字I/O，接著就可以編程了。通常都是從的比例控制開始，甚至PID控制塊都不需要。這就是目前市面上大多數(shù)的液壓伺服控制的做法，人們接受液壓的培訓(xùn)很多，但也僅限于此。
模擬量的反饋必須轉(zhuǎn)化縮放為位置單位。然而，我很奇怪的是，在一些PLC論壇里，很多的人在咨詢?nèi)绾伟岩粋€模擬量轉(zhuǎn)化為毫米或英寸。如果編程的工程師在問，很顯然他啥也編不了。對輸入值比例縮放之后，很簡單的做法就是，從指令位置減去實(shí)際位置，差值乘以比例增益，該值作為模擬量的輸出至閥。就是這么簡單！
伺服液壓運(yùn)動控制：選擇PLC還是運(yùn)動控制器？
1. 該仿真顯示了當(dāng)指令位置突然改變100mm時將會發(fā)生什么。控制輸出在100%飽和，執(zhí)行器突然加速。實(shí)際位置則慢慢的接近100mm的目標(biāo)值。
模擬量控制的PLC設(shè)置
PLC控制的一個挑戰(zhàn)發(fā)生在液壓缸的指令和實(shí)際位置相差很大的情況，因?yàn)榇藭r輸出至閥的信號可能很大。結(jié)果就是液壓缸全速運(yùn)動至指令位置。在指令位置的時候會發(fā)生什么就取決于增益和負(fù)載大小了。有時候液壓缸會平滑減速至指令位置，但是如果負(fù)載很大，也會產(chǎn)生超調(diào)，并帶有衰減振蕩。
關(guān)于此問題可以有多種解決方案。一個簡單的辦法就是限制輸出值為低于100%的某個值。更好的解決辦法就是準(zhǔn)備一個目標(biāo)發(fā)生器，從而可以朝著指令位置的的方向增加目標(biāo)值。接著，不是比較指令位置與實(shí)際位置，而是比較實(shí)際位置與下一個目標(biāo)位置。目標(biāo)位置在當(dāng)前位置開始啟動，按照期望的速率增加并達(dá)到指令位置。對于長行程運(yùn)動來說，則可以避免初始運(yùn)動時的振動和沖擊。這種解決方案相對來說也比較容易實(shí)施。
舉個例子，如果兩個液壓缸跟隨同樣的目標(biāo)位置，其位置同步是相對容易的。如果兩個缸所受的負(fù)載一致，目標(biāo)值的跟蹤誤差也應(yīng)該一致，因此它們的實(shí)際位置也會非常接近。那么，對于只有比例控制的系統(tǒng)來說，跟蹤誤差是什么呢？
跟蹤誤差公式：
Ef = v/(K ? Kp)
此處:
Ef - 跟蹤誤差，mm,
v - 速度, mm/s,
K - 開環(huán)增益, (mm/s)/%
Kp - 比例增益， %/mm.
2. 該曲線與圖1說設(shè)想的方案一樣，只是指令位置只改變10mm。注意的是它們用了同樣的時間。這是因?yàn)檫\(yùn)動控制的時間常數(shù)是5倍。5倍時間常數(shù)即0.358s。意味著1mm的運(yùn)動要花0.358s才能達(dá)到目標(biāo)值的1%。
單位很重要，并需要保持一致。百分比代表控制輸出的百分?jǐn)?shù)。控制輸出的百分?jǐn)?shù)可以是 ±10 V, ±20 mA的百分?jǐn)?shù)，或者其它的，只要單位一致就可以。當(dāng)使用PLC的時候，跟蹤誤差通常情況并沒有那么重要，液壓缸只需要能夠大體的接近指令位置即可。上面的等式適用于對跟蹤誤差有限定的應(yīng)用。用戶可以決定動作速度，以滿足應(yīng)用要求。
計算開環(huán)增益需要用到VCCM公式，其計算了在100%控制輸出時最大的穩(wěn)態(tài)速度。該公式在相關(guān)論壇已經(jīng)討論過很多次。(延伸閱讀：VCCM-如果流量計算不再是Q=A*V？)
比例增益的計算稍微復(fù)雜一些。你可以嘗試使用試錯法，確定一個可以看起來可以工作的數(shù)值。如果增益太低，液壓缸響應(yīng)會很遲緩。如果增益太高，執(zhí)行器會有振蕩的可能。然而，的增益是可以計算的：
Kp = 2 ? ζ? ωn ? (9 ? 8 ? ζ2)/(27 ? K)
此處：
Kp - 比例增益，輸入偏差信號變化的相對值mm與輸出信號變化的相對值之比的百分?jǐn)?shù)表示,
ζ - 阻尼系數(shù)（未知時假定為0.3333）,
ω - 自然頻率，弧度/s
K - 開環(huán)增益
