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运动控制系统以高精度、高速度和重复精度控制、调节和监控机器和系统中的运动序列，是现代自动化和驱动技术的核心组成部分。

无论是在包装机械、数控加工中心、机器人系统还是在半导体生产中，只要需要控制线性或旋转运动，就会用到运动控制解决方案。

下面将全面介绍运动控制系统的工作原理、最重要的类型、典型应用领域及其主要优势：

运动控制系统的工作原理：

运动控制系统的任务是有针对性地产生、控制和调节运动。
指定的目标运动（例如位置、速度或扭矩）将以高精度实现。

原则上，运动控制系统由多个相互协调的组件组成：

1. 控制单元：
   控制单元是系统的 "大脑"。
   它负责计算运动曲线、协调各轴并处理来自传感器的反馈信号。
   根据复杂程度，它可以是一个独立的运动控制系统，也可以是 PLC 或工业 PC 中的一个集成功能。
2. 动力驱动器/伺服控制器：
   驱动器或伺服控制器将控制指令转换为电能，并为电机提供精确控制的电流或电压。
   现代伺服控制器采用闭合控制回路，可在几毫秒内对偏差做出反应。
3. 电机
   伺服电机、步进电机或线性电机通常用作执行器。
   电机将电能转换为机械运动。
4. 反馈系统：
   编码器或旋转变压器记录位置、速度或旋转方向，并持续向控制器提供反馈。
   将这些实际值与设定值进行比较，以便立即纠正偏差。
5. 控制回路原理：
   通常以闭合控制回路为基础。
   控制系统指定一个目标位置，电机随之移动，反馈系统反馈实际位置。
   任何偏差都会立即得到纠正。这一原理可实现高精度和高动态。

运动控制系统的类型：

运动控制系统可根据其设计、复杂程度和应用领域进行区分。

1. 单轴系统：
   这些系统控制单一运动，例如一个线性轴或一个旋转驱动装置。
   它们通常用于简单的定位任务或进给系统。
2. 多轴系统：
   在这种情况下，需要协调多个轴。
   运动可以同步或插补，例如在数控机床或机器人中。
   多个轴的精确协调对于复杂的运动序列至关重要。
3. 中央运动控制系统：
   在这种设计中，中央控制器负责协调所有轴。
   它特别适用于结构清晰的紧凑型机器。
4. 分散式或模块化系统：
   在这种系统中，驱动控制器直接安装在电机附近，并通过工业网络进行连接。
   这样可降低布线成本，实现灵活、可扩展的系统概念。
5. 伺服系统
   这些系统使用带有高分辨率编码器的伺服电机，可实现最高精度、动态和重复精度。它们广泛应用于要求苛刻的工业领域。
6. 基于步进电机的系统：
   步进电机以离散步进运动方式运行，适用于精度要求较低或速度适中的应用。
   与伺服系统相比，它们通常成本较低，但动态性能较差。
7. 线性电机系统：
   这种系统避免了旋转运动，直接采用线性运动。
   这样可以实现特别高的加速度和精度，同时降低机械磨损。

运动控制系统的使用：

运动控制系统广泛应用于各行各业。

1.机械工程：
在机床中，运动控制系统可控制精确的加工轴、主轴或进给运动。

2.机器人：
工业机器人需要高动态、高精度的多轴协调运动。

3.包装和输送技术：
在这方面，运动控制系统可实现高周期率的同步运动。

4.半导体和电子产品生产：
例如在自动贴片机中，需要在微米范围内进行极其精确的定位。

5.医疗技术：
在诊断和治疗设备中，运动控制系统可确保精确、可重复的运动序列。

6.汽车工业：
从装配线到测试台，质量保证和生产都需要可控运动。

运动控制系统的优势

• 高精度：得益于闭合控制回路和高分辨率反馈系统，运动控制系统可实现精确定位和可重复运动。
• 高动态：现代驱动技术可实现快速加速和较短的循环时间。
• 灵活性：运动曲线可在软件方面进行调整，而无需进行机械更改。
• 效率高：优化的运动序列可降低能耗和机械磨损。
• 同步：多个轴之间可以精确协调，使复杂的运动序列成为可能。
• 集成：现代系统可集成到工业网络和更高级别的控制系统中，并支持数字化生产理念。
• 可靠性：持续监控和诊断功能可在早期发现故障。

运动控制系统是现代自动化解决方案的核心。它们能在广泛的工业应用中实现精确、动态和协调的运动序列。从简单的单轴控制器到复杂的多轴解决方案，不同类型的系统几乎可以满足机器和设备工程的所有要求。它们的优势在于高精度、灵活性、高效率和集成能力。因此，运动控制系统对现代生产和制造系统的性能、产品质量和竞争力起着决定性的作用。

在此，您将了解到在购买电子运动控制系统时需要注意的最重要方面：

运动控制系统是现代机器和系统概念的核心组成部分。它们在很大程度上决定了生产过程的动力、精度、生产率和能效。错误的采购决策会对系统的性能、集成成本、维护成本和未来发展产生重大影响。因此，专业的运动控制系统采购需要对技术要求、机械边界条件、控制结构和长期运营战略进行系统分析。

• 每个采购过程都始于对运动任务的精确定义。除其他事项外，还需明确以下问题：
• 需要哪种类型的运动--旋转运动还是直线运动？
• 需要协调多少个轴？
• 需要什么样的定位精度和重复性？
• 必须达到什么样的速度和加速度？
• 需要移动哪些负载和质量惰性？
• 电机、控制器和机械装置的设计直接取决于这些参数。尺寸不足会导致过载和磨损，尺寸过大则会造成不必要的高投资成本和能耗。
• 根据不同的应用，可以考虑采用不同的电机和驱动技术：
• 伺服电机适用于高动态和高精度的应用。
• 对于不太复杂的定位任务，步进电机是一种经济的解决方案。
• 线性电机的优势在于无需机械转换即可实现快速、直接的运动。
• 采购时应检查哪个概念在技术上是必要的，在经济上是可行的。不仅要考虑购置成本，还要考虑维护成本、能效和使用寿命。
• 运动控制系统的性能在很大程度上取决于控制系统的质量。
• 此外，还必须明确是需要独立的运动控制系统，还是可以将功能集成到现有的 PLC 中。系统结构应与机器的整体结构相匹配。
• 运动控制系统通常是复杂自动化结构的一部分。因此，与现有控制器、总线系统和 IT 结构的兼容性至关重要。
• 缺乏兼容性会导致集成成本增加或日后出现额外的网关。
• 除了电气设计，机械集成也至关重要。
• 工业应用中可能会出现灰尘、湿气、振动或高温。系统必须针对这些情况进行设计。
• 许多应用都需要与安全相关的功能。例如
• 应检查驱动组件是否支持符合相关标准的集成安全功能。集成解决方案可减少额外的布线和硬件成本。
• 除技术性能外，成本效益也起着关键作用。不仅要考虑购买价格。
• 要做出合理的投资决策，必须全面考虑生命周期成本。
• 现代运动控制系统拥有大量用于调试、诊断和优化的软件工具。直观的软件大大减少了调试时间和培训成本。
• 机器的概念会随着时间的推移而改变。因此，所选运动控制系统应具有可扩展性。
• 面向未来的系统可在以后进行调整，而无需完全更换驱动技术。
• 根据行业的不同，需要某些标准和认证。其中可能包括 CE 符合性、EMC 测试或特定行业标准。
• 制造商应能提供相关证书。经过验证的质量标准和记录在案的测试程序同样重要。
• 高效的制造商或系统供应商不仅要提供产品，还要提供建议、设计协助和技术支持。
• 与供应商的密切合作是成功的决定性因素，尤其是在复杂的运动控制应用中。

运动控制系统的专业采购需要对技术、经济和战略等方面有全面的认识。除了驱动组件的纯粹性能外，集成能力、安全性、能效、软件支持和长期可用性也至关重要。结构化的需求分析、专业技术部门的参与以及与经验丰富的制造商的合作是面向未来投资的基础。系统地考虑到这些因素的公司能够创造出稳定、高效和具有竞争力的自动化解决方案。

运动控制系统可从不同供应商处购买。您可以在Exportpages 上找到有关世界各地运动控制系统制造商和供应商的全面信息。