Wrth reidio mewn lifft, rydych chi am fynd o un llawr i'r llall yn llyfn ac yn ddiogel. Mewn gyriant elevator, mae rheoli cynnig soffistigedig yn galluogi'r lifft i stopio mewn safle penodol a arafu'n llyfn nes ei fod yn dod i stop llwyr. Gall diffyg rheolaeth symud soffistigedig beri i lifft stopio ar gam rhwng lloriau, a all wneud i'r beiciwr elevator deimlo'n benysgafn ac yn anghyfforddus neu'n anniogel.
Mae angen rheolaeth safle manwl gywir ar robotiaid, peiriannau Rheoli Rhifiadol Cyfrifiadurol (CNC), ac offer awtomeiddio ffatri i gyd trwy yriannau servo, ac mewn llawer o achosion, rheolaeth cyflymder manwl gywir i gynhyrchu cynhyrchion yn iawn a chynnal llif gwaith.
Mae llawer o agweddau ar yriannau diwydiannol yn bwysig wrth sicrhau rheolaeth cynnig manwl gywirdeb, sy'n cynnwys tri is-system sylfaenol mewn dylunio rheoli amser real, sef synhwyro, prosesu a gyrru. Bydd y papur hwn yn trafod enghreifftiau o'r technolegau sy'n cefnogi pob is -system.
Synhwyro
Ni ellir gwireddu rheoli cynnig manwl heb safle manwl gywirdeb a synhwyro cyflymder. Gall synhwyro gynnwys safle onglog siafft modur a synhwyro cyflymder neu leoliad llinellol gwregys cludo a synhwyro cyflymder. Mae dylunwyr yn aml yn defnyddio amgodyddion optegol cynyddrannol gyda channoedd i fil o slotiau fesul chwyldro i synhwyro safle a chyflymder. Yn nodweddiadol, mae'r amgodyddion hyn wedi'u cysylltu â microcontrolwyr (MCUs) trwy gorbys wedi'u hamgodio mewn cwadrature (QEP) ac felly mae angen gallu rhyngwyneb QEP arnynt.
Mae amgodyddion absoliwt, mewn cyferbyniad, yn sylweddol fwy cywir, yn nodweddiadol mae ganddynt fwy o slotiau fesul chwyldro, ac maent wedi'u gosod yn fanwl i ddarparu safle onglog absoliwt. Mae'r safle synhwyro yn cael ei drawsnewid yn gynrychiolaeth ddigidol a'i amgodio yn unol â phrotocol safonol. Enghreifftiau o brotocolau o'r fath yw fformat T Tamagawa a chydamseriad cyfresol dwy-gyfeiriadol IC-Haus GmbH (BISS) C. Yn flaenorol, byddai angen arae giât rhaglenadwy maes (FPGA) arnoch hefyd i ryngweithio ag amgodiwr o'r fath, ond mwy a mwy o McUs nawr bod â'r gallu hwn (fel y dangosir yn Ffigur 1 isod). Oherwydd bod y protocolau fformat T a BISS C yn aml yn wahanol i'r rhai a gefnogir gan borthladdoedd cyfathrebu poblogaidd neu ryngwynebau fel rhyngwyneb ymylol cyfresol (SPI), trosglwyddydd derbynnydd asyncronig cyffredinol (UART), neu rwydwaith ardal rheolydd (CAN), sy'n gyffredin ar Y rhan fwyaf o MCUs, yn aml mae angen blociau rhesymeg y gellir eu haddasu neu unedau prosesu perchnogol arnynt.
Gall amgodyddion absoliwt hefyd fod yn seiliedig ar gylchedau electromagnetig neu debyg i resolver, y mae angen mesur signalau trydanol sinwsoidaidd yn union. Felly mae chwyddseinyddion gweithredol manwl a chyfeiriadau foltedd hefyd yn bwysig. Mae angen canfod cerrynt modur a foltedd manwl gywir ar reolaeth modur a symud bob amser, yn enwedig pan ddefnyddir rheolaeth heb synhwyrydd. Mae toddiannau cyffredin yn llinell isel ac wrthdröydd yn braich canfod ochr isel gan ddefnyddio chwyddseinyddion a gyrwyr ynysig/heb fod yn ynysig gyda chanfod cerrynt ochr isel integredig.
Phrosesu
Mae gweithredu proffiliau rheoli cynnig ac algorithmau mewn systemau rheoli cynnig manwl yn gofyn am MCUs â phŵer cyfrifiadol uchel, sydd fel rheol yn 32- hyd gair did gyda chefnogaeth pwynt arnofio brodorol 64- did i ddarparu'r manwl gywirdeb a'r cywirdeb angenrheidiol . Mae gan lawer o MCUs bedalau nwy caledwedd gan fod yr algorithmau'n dibynnu'n fawr ar fathemateg trigonometrig, logarithmig ac esbonyddol.
O ystyried nifer y echelinau cynnig o dan reolaeth neu nifer y dolenni rheoli, mae dylunwyr yn aml yn defnyddio pensaernïaeth prosesydd aml-ganolog (CPU) neu bedalau nwy cyfochrog tebyg i CPU. Gellir ystyried CPUau lluosog hefyd ar gyfer tasgau goruchwylio a chyfathrebu ychwanegol.
Fel cymhwysiad rheoli amser real, mae cyfanswm hwyrni'r gadwyn signal gyfan (h.y., yr amser o gasglu mesuriadau cerrynt, foltedd, safle a chyflymder i ddiweddaru'r allbynnau rheoli) yn cael effaith uniongyrchol ar y perfformiad rheoli , ac felly ar y cywirdeb. Mae gan rai MCUs gymaryddion analog ar sglodion a all gynhyrchu gweithredoedd rheoli yn uniongyrchol, gan leihau latency a llwyth CPU yn sylweddol. Mae ymateb ymyrraeth gyflym ac arbed ac adfer caeau hefyd yn bwysig.
Nid yw pŵer prosesu uchel yn ddigonol. Rheoli Cynnig Rhaid i MCUs hefyd fod â pherifferolion rheoli pwrpas cyffredinol fel 12- a 16- trawsnewidyddion analog-i-ddigidol did, rhyngwynebau QEP, ymyl cydraniad uchel a dal pwls, a modiwleiddio lled pwls (PWM ) allbynnau. Mae angen y gallu i weithredu rhesymeg ac amseru personol hefyd.
Er mwyn helpu dylunwyr i fynd ar waith a thiwnio eu dyluniadau yn gyflymach, mae MCU a chyflenwyr gyrwyr modur yn cynnig algorithmau rheoli modur a symud, gan gynnwys algorithmau craidd fel arsylwyr di -synhwyrau a llyfrgelloedd meddalwedd, yn ogystal â chod rheoli cyflawn gyda ffurfweddiad GUI.
Mcus ar gyfer gyriannau diwydiannol
Ngyrwyr
Mae'n ofynnol i ddyfeisiau pŵer a gyrwyr ddarparu'r weithred reoli a ddymunir, fel arfer ar ffurf PWM, lle mae'r cylch dyletswydd yn cynrychioli'r weithred. Mae rheolaeth fanwl gywir ar y corbys PWM yn bwysig, sy'n golygu bod yn rhaid i'r gyrrwr ddarparu'r dwyster gyriant angenrheidiol gyda'r gwyriad amseru lleiaf posibl; Rhaid i'r ddyfais bŵer droi ymlaen ac i ffwrdd ar yr union amser a fwriadwyd. Mae gyrwyr o'r fath ar gael yn rhwydd heddiw, gyda nodweddion ychwanegol fel gor -ddal a diogelu thermol. Mae dyfeisiau pŵer bandgap eang newydd yn sicrhau amseriad troi ymlaen a diffodd cyflym a manwl gywir. Mae'r cyflymderau newid cyflym a cholledion newid isel dyfeisiau bandgap eang hefyd yn galluogi dolenni rheoli cyflym ar gyfer gwell sefydlogrwydd a pherfformiad.
Yn ogystal â chywirdeb, mae angen dyluniadau rheoli modur ar lawer o gymwysiadau sy'n ddigon cryno i ddefnyddio gyrwyr â modiwlau synhwyro cyfredol a chyflenwad pŵer integredig.
Nghasgliad
Mae rheoli cynnig manwl yn hanfodol ar gyfer gyriannau diwydiannol. Mae datrysiadau technegol yn mynd i'r afael â'r tri is-system sy'n sail i ddyluniadau rheoli amser real, synhwyro, prosesu ac actio, ac maent wedi'u cynllunio i alluogi rheoli cynnig manwl gywirdeb.