運(yùn)動控制系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)，幫助創(chuàng)建更快、更精確和更有彈性的制造過程。大量傳感器的應(yīng)用有助于工廠運(yùn)營的更高智能化。
運(yùn)動控制是將制造過程中的元素包含在一個精確和受控制的運(yùn)動系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)必須符合制造部件的標(biāo)準(zhǔn)，使制造設(shè)施更高效、快速響應(yīng)和足夠穩(wěn)健。
為制造設(shè)施設(shè)計更智能的運(yùn)動控制系統(tǒng)，首先要實(shí)現(xiàn)更高精度的電流和位置測量。使得浪費(fèi)最小，同時最大限度地提高響應(yīng)性和產(chǎn)量。任何運(yùn)動控制系統(tǒng)的精度都取決于其傳感器。
運(yùn)動控制的應(yīng)用指導(dǎo)著生產(chǎn)線的各個方面。(圖像來源：Analog Devices)
位置傳感器有許多選擇，磁性傳感器能提供高分辨率，成本比光學(xué)編碼器更低。它們在受灰塵和振動影響的應(yīng)用中更堅固，其非接觸方式使得磨損最小化。
然而，磁性傳感器可能容易受到外部磁場的干擾和周圍材料的影響。磁性傳感器的精度也可能受到溫度波動的影響，因此，在經(jīng)歷條件變化的應(yīng)用中，可能需要校準(zhǔn)，從而保持它們的準(zhǔn)確性。這些維護(hù)可以降低成本和保證可靠性。此外，許多磁性傳感器只能在近距離內(nèi)表現(xiàn)良好，這限制了磁性傳感器設(shè)計應(yīng)用。
平衡這些考慮的另一個傳感器選擇是多方向異性磁電阻(AMR)傳感器。AMR傳感器與霍爾效應(yīng)傳感器、巨磁電阻(GMR)傳感器和通道磁電阻(TMR)傳感器不同，AMR傳感器在惡劣的磁環(huán)境下表現(xiàn)出魯棒性，AMR傳感器在較寬的空隙容差下保持精度。由于AMR傳感器在這些條件下不會經(jīng)歷退化和角度誤差，因此AMR傳感器大大減少校準(zhǔn)和維護(hù)。
ADA4571系列角度傳感器
來自Analog Devices公司的ADA4571系列角度傳感器，集成了信號調(diào)節(jié)器，為電機(jī)驅(qū)動和伺服應(yīng)用提供了更高的絕對精度的位置傳感。ADA4571具有內(nèi)置校準(zhǔn)引擎，溫度范圍誤差控制在0.5°以內(nèi)。
傳感器監(jiān)控機(jī)器運(yùn)行狀況
雖然執(zhí)行力在智能工廠中至關(guān)重要，但效率和快速回復(fù)能力也很重要。通過監(jiān)測電機(jī)振動和沖擊，工廠機(jī)器中的傳感器(如振動傳感器)可以減少計劃外停機(jī)時間，延長設(shè)備可使用壽命，同時降低維護(hù)成本。傳感器有許多，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器可以平衡工廠能力，提供高帶寬和低噪聲，降低系統(tǒng)功耗和成本。
ADXL1001/ADXL1002系列的MEMS傳感器
MEMS傳感器能夠深入探知工廠運(yùn)行狀況。MEMS傳感器從各種運(yùn)動控制系統(tǒng)中收集到電壓、電流、位置和溫度等數(shù)據(jù)，自動化系統(tǒng)可以分析這些數(shù)據(jù)，優(yōu)化實(shí)時制造流程。
確定性數(shù)據(jù)收集目前涉及現(xiàn)場總線協(xié)議，如EtherCAT和PROFINET。然而，該行業(yè)正在迅速采用TSN作為下一代網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。MEMS傳感器融合信息技術(shù)/運(yùn)營技術(shù)(IT/OT)的基礎(chǔ)因素，將企業(yè)和工廠的制造系統(tǒng)整合在一個單一網(wǎng)絡(luò)上。
這些網(wǎng)絡(luò)需要亞毫秒的網(wǎng)絡(luò)傳輸時間，確保確定性和高達(dá)千兆位的帶寬，適應(yīng)新的高速流量源，如來自視覺系統(tǒng)的視頻傳輸�，F(xiàn)代運(yùn)動控制系統(tǒng)需要PHY(Ethernet physical layers )，如ADIN1200/1300系列來滿足這些要求。這些魯棒級、低功耗和低延遲的PHYs支持工業(yè)環(huán)境中的GbE。它們可以在高達(dá)105攝氏度的環(huán)境溫度下運(yùn)行，已經(jīng)經(jīng)過了廣泛的電磁兼容性(EMC)測試，并提供其他強(qiáng)大的性能，如停電保護(hù)。
智能和精確的運(yùn)動控制是現(xiàn)代生產(chǎn)線的關(guān)鍵元素，使工廠運(yùn)作走向更大的靈活性和能力。傳感器的選擇是設(shè)計高效系統(tǒng)的核心。通過增加傳感器選項(xiàng)，從位置跟蹤到機(jī)器監(jiān)測，工程師們有機(jī)會改進(jìn)生產(chǎn)線的每一個要素。隨著我們進(jìn)入數(shù)字時代，將智能運(yùn)動控制和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)融合到制造系統(tǒng)中，有望提高運(yùn)營和最終產(chǎn)品的效率、生產(chǎn)水平和質(zhì)量。 |
