事件驱动的运动控制

发布时间：2011-07-21 作者：Carl Bostrom ，Bosch Rexroth公司

　　将事件驱动的策略集成到运动控制方案之中，可以实现传统电子自动化凸轮和运动轨迹无法实现的自动化系统优化效果。到目前为止，这一策略还要受到点对点运动以及相关结构方法的限制。博世力士乐提供的Flex Profile技术，则可以让事件驱动的策略得到充分实施。

图注：博世力士乐的运动轨迹技术在包装机中发挥作用。

　　伺服电机已经在很大范围内取代了机械凸轮，成为执行自动化行业运动任务的标准设备。原因众所周知：机械结构简单和系统可配置是两个最基本的因素。同时，同步性能的提升、设备服务简化、没有元件磨损问题，也是经常被人们所津津乐道的。然而，即便表面上不再使用了，机械凸轮的影子依然存在。在工程师考虑“电子凸轮”这一词汇以及相关的凸轮表的时候，凸轮还会对机械制造和自动化系统编程产生影响。对于包装机械来说，这是有意义的，因为它们需要重复性运动，凸轮很适合这种应用。
　　但是，在很多其他的场合，使用在系统中业已存在的过程信息可以帮助机器做出适当调整，而不仅仅是简单重复。
　　博世力士乐的Flex Profile技术是一种分段式凸轮技术，可以帮助实施调整型策略。它将事件处理机制融入到不确定曲面的物体定义当中，同时给予同步约束的要求定义片段。比如，一旦主轴达到某个阈值，比如360度，就会以特定的速度和加速度返回到指定位置，这就是一个片段。
　　在一个垂直型成型—填充—密封机（VFFS）中，存在一个动态密封元件。在进行密封作业的时候，该元件会随着薄膜下降运动。一旦密封作业完成，钳口部分开启，元件返回到初始位置准备下一个循环。柔性分段方法可以根据要求进行不同的定义，工程师还是可以指定运动规则，但是不是明确的定义出运动轨迹，而是给出一个目标。举例来说，工程师可能需要一根轴无论现在处于什么位置，一旦主轴超过某一特定阈值，它就也要达到目标位置。同样，工程师也可以指定这根轴在主轴下一个90度旋转之后的位置。在这里，只需要给出最终结果，而不需要定义运动轨迹。
　　Flex Profile的关键特征，包括可以在一个数据架构下包含同步以及异步任务，高度集成事件处理。柔性的步长可以根据指定终点的约束在流程中进行计算。其他的特征还包括：
　　·支持最常见的运动规则，包括poly5、poly7、修正正弦、修正梯形等等；
　　·可以轻松添加额外用户定义运动规则；
　　·支持传统的凸轮表；
　　·高度集成图形编辑/分析工具；
　　·单一循环或者无穷运行；
　　·从动轴与主动轴可自动同步，也可以进行配置。
　　Flex Profile是一项控制技术，是力士乐MLC所有运动逻辑控制的标准。Flex Profile以及相关事件，可以使用力士乐凸轮建构器的图形界面进行定义，或者如果最终用户需要，也可以进行编程。
　　使用Flex Profile方法并不是解决编程问题的唯一方案，然而由于其全面性并且应用广泛，很多场合，甚至那些原先不认为是“凸轮”应用的场合，都在使用它。通过这种方法，可以让编程变得更加高效和统一。这种统一性也就意味着更加简单、容易阅读和理解的代码。将事件处理集成到电子凸轮方法当中，一条灵活的轨迹可以为很多运动需求提供解决方案。将同步和异步融合在一个数据架构之后，可以实现传统方法无法达到的系统优化效果。
　　·节约能源：调整型控制策略缩短了运动轨迹，从而节约能源。
　　·减少消耗和磨损：高级运动规则最大程度的减少了突然变速的情况，延长了机器和设备的使用寿命。
　　·减少物料浪费：良好的控制方案和实时信息，可以让系统的效率更高，从而减少不合格品出现。
　　·产能提高：消除了不必要的运动，从而提高了机器速度。
　　·简化编码：通过完整的运动编程框架，代码更加简单，重用率更高。程序员不再需要定义运动次序、决策变量和恢复过程，只需要对Flex Profile进行简单配置然后运行。简化可重用的代码更加容易进行测试和验证。