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避免運動控制誤區

http://www.ngjthbc.cn 2015年09月19日        

打造一個成功的運動控制項目最緊要的是深入理解你的具體應用中的機器需求和技術規定。工程師們很常見的錯誤就是一下子鉆入工程組態細節里,研究準確的運動軌線或者轉矩要求。但是忽視了很多迫在眉睫的其他因素,影響了有效的工程組態。例如解決系統集成問題、項目管理以及決策技巧等等。為避免運動控制中的失誤,需要將工程和管理方面很多技巧帶到應用中來。
  沒有完全理解機器需求,未作出周密的運動控制方案
  這種基本錯誤源于對具體用途的機器未作深入詳細了解。不知道機器的運動形式,也不了解轉矩和通信的要求,這樣選擇的硬件和軟件都不會適合需要。沒有實施計劃匆忙上馬,安裝調試等步驟只會延誤時間,增加成本。等到工程師發現裝上了滾珠絲杠,但需要直線電機來滿足速度需求的時候,那就麻煩了—需要大動干戈,重新設計。這就應了那句老話:“沒有時間把它做對,咋有時間把它做好”。 
  忽視最佳性能的集成要求
  在這方面,很多工程師認為實現系統集成太麻煩,不如選些好的部件裝上完事。選擇好的執行器作為硬件是不錯,但在高速運轉時發現電機好用而執行器運作不正常怎么辦?要根據機器需求認真審查各個部件,確保他們組合以后能夠發揮機器規定的性能,而且整機好用。一般來說,如果工程師們采用單一廠家的產品,而且與廠家配合緊密,整機應該沒有問題。如果有多個供應商,工程師的任務就繁重了。他們應該保證整機在具體使用中發揮效益。
  選擇方案之前忽略了系統各種可能選項
  這是指忽略了各種可能選項而直接選定一種方案,會造成不顧需要買入過于好的設備,例如可用普通感應電機/驅動系統的地方而購買了伺服電機;也可能是買入達不到設備要求的產品,如買了步進電機而實際需要伺服系統。還有的時候,工程師選擇的方案限制了機器能力,原因是他們選擇的廠家不能提供全面的解決方案。 
  舉個例子來說,在應該配用高效直接驅動解決方案的場合,選擇了常規電機帶動機械執行器。因此,應該審視一下機器上的每根軸,問問自己那根軸的需求是什么,如何滿足它達到最佳性能而又不超限。詢價階段可找多個廠家聽聽他們的不同觀點,每根軸都要多做分析,避免片面聽信一家的方案或者產品。 
  不知道何時選擇最優產品和單一供應商的全系統
  在只有基本性能需求,又缺乏工程資源來集成解決方案的情況下,挑選最優產品的做法可能造成嚴重問題。這種選擇最優產品的方法往往是從某家買了最好的電機,又從其他廠家分別買了最好的放大器、最好的控制器以及最好的機械部件等等。如果你自己準確知道所要達到的性能要求,并準備提供相應的資源來選擇和集成這些部件,這也可能是一個成功的解決方案。
  如果只考慮應用的性能而不管成本,你是可以這樣做的。但是在另一方面,如果你期望的是一個基本的解決方案,那么你也可以求助于一家單一的供應商,因為你能夠確認其部件能夠匹配良好。總之,最終取決于你期望達到什么結果和目的。
  只看價格不顧性能
  關鍵是要遵循工程組態過程規律。應該先把系統的規格要求弄清楚,選擇最佳部件后,再同廠家進行艱苦的價格商議。不要先定下價格框框,依次選擇部件。一旦用后一種方法,是非常冒險的,如果系統不能按要求運轉,最后還要花費許多的時間和金錢進行修理。事實上,有生意做的時候,供應商通常會盡量配合協助顧客,當然,當你先選了最低價位產品后,又對廠家說"達不到我所需要的性能"時,廠家可能會說"你選的產品不對,我能幫你解決問題,但是價格就沒辦法談了”。
  選擇性能高于應用需要的產品
  前面敘述了只看價格的錯誤,還有只買最新科技產品的觀點。30年來輿論一直說要淘汰直流驅動,可是,實際上直流調速電機還有用武之地。隨著時間推移具體應用可能會摒棄某些技術,采用不同的技術,但是,實際上,除非最新技術確實能為設備制造和/或顧客帶來真正的效益,否則沒有人會采用這些先進技術。 
  誤解機械動力學對運用控制部件的作用
  選用最佳運動控制部件并不能確保成功。各種機器連接了運動控制部件以后改變了動力特性(摩擦、慣量、柔性、電氣噪聲等),反過來影響且表現為運動控制系統問題。不了解這些,會使整個系統越來越貴,越來越糟,直至失靈。
  其中一個重要因素就是柔性問題。我們多次經歷這樣的事例:人們設計好機器,選了昂貴的部件,又買了強勁快準的伺服系統。用柔性聯軸節連接電機,早把傳動設計準則扔到九霄云外去了。最后用戶生氣地喊道:“我們怎么調試這臺機器也不干活”。 
  我們找來了有關的工程師檢查發現有些事情不對。電機能力高于設計要求,應該沒有問題。再來檢查電機和負載之間的聯軸節。重新調節系統柔性后系統速度又上不來。這些教訓迫使我們反思:“自己真正了解這臺機器碼?各個部件如何集成的呢?”。 
  低估電纜的重要性 
  一些工程師認為電纜不算控制系統的重要部分,頂多就是連接元件的幾根電線。有時工程師努力了解機器,選配控制器、驅動單元和執行器,卻忘記了電纜。其實電纜也是運動控制方案的組成部分,不符合相關標準(NEC,UL,CE)也不行。電纜彎曲超過材料或設計要求,材質不當、屏蔽絕緣不好,都會給系統帶來隱患。  

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