کنترل حرکت

سیستم های کنترل حرکت یا motion control برای کنترل دقیق جابجایی در قسمتهای متحرک ماشین آلات و فرایندهای صنعتی به کار گرفته می شوند.

همانطور که می دانید موتور، انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی حرکتی تبدیل می کند. موتورها در واقع ستون فقرات سیستم های کنترل حرکت و کلیدی ترین اجزای سیستم های ماشین کاری، رباتیک، تولید نیمه هادی و … هستند.

کاربرد سیستم motion control در ماشین آلات برش (منبع: motorona)

در ادامه اجزای سیستم های motion control مورد بررسی قرار می گیرند.

نمونه سیستم motion control مبتنی بر PLC

کنترلر

کنترلر مغز متفکر سیستم کنترل حرکت بوده و معمولا به صورت بورد متصل به کامپیوتر یا کارت متصل به PLC می باشد و درایوها و موتورها را کنترل می کند. وظیفه اصلی این تجهیزات تولید قطار پالس با تعداد و فرکانس های مختلف است. پالس کنترلی خروجی کنترلر به صورت اتوماتیک و مطابق با پارامترهای مورد نیاز برای حرکت، مانند موقعیت نهایی شفت موتور (target position) سرعت دوران و نرخ افزایش یا کاهش شتاب، تولید می شود. پالس های تولید شده توسط کنترلر motion به درایو موتور ارسال می شود. و درایو بر اساس اطلاعات موجود در قطار پالس، موتور را به حرکت در می آورد.

درایو موتور

درایو موتور به عنوان واسط مابین کنترلر و موتور عمل می کند. درایو، در واقع سیگنال دریافتی از کارت کنترلر را ترجمه کرده و مطابق با آن میزان انرژی مورد نیاز موتور برای دستیابی به نتایج مورد انتظار را فراهم می کند.

موتور

موتورها دارای تنوع بسیار گسترده ای هستند و کاربرد بسیار وسیعی در انواع سیستم های صنعتی دارند. اما در عین تنوع وظیفه اصلی همه موتورها یکسان بوده و تبدیل سیگنال دریافتی از درایو به حرکت دورانی یا خطی است. همانطور که گفته شد موتورها دارای انواع متنوعی هستند اما مهمترین نوع موتورها که در سیستم های کنترل حرکت به کار برده می شوند عبارتند از:

موتور پله ای یا استپر موتور (stepper motor) : ساختار داخلی موتور پله ای به صورتی است که می تواند حرکت دورانی شفت را به صورت مجموعه ای از دوران های کوچک تبدیل کند. کوچکترین میزان دوران یک موتور پله ای گام یا استپ (step) نامیده می شود. مثلا یک موتور پله ای  با گام 1.8 درجه، حرکت دوران کامل را به 200 گام یا استپ تبدیل می کند (200*1.8=360). بدین ترتیب امکان کنترل دقیق حرکت دورانی با دقت 1.8 درجه فراهم می شود.

سروو موتور: قابلیت کنترل بسیار دقیق و البته پر قدرت حرکت دورانی و خطی را فراهم می کند. تفاوت سروو موتور و استپر موتور در این است که سیستم سروو به صورت حلقه بسته بوده و با استفاده از انکودر از حرکت شفت فیدبک می گیرد.

اکچویتور خطی: اکچویتورها یا عملگرهای خطی برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی به کار گرفته می شوند و از لحاظ عملکرد، مشابه سیلندرهای نیوماتیک (پنوماتیک) می باشند.

سیستم motion control خطی

کاربرد سیستم motion control در ماشین آلات چاپ و بسته بندی (منبع: motorona)