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西門子運動控制技術及工程應用
運動控制起源于早期的伺服控制（Servomechanism）。運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數進行動作。
自上世紀80年代運動控制器得以應用以來，經歷了三個發(fā)展階段。階段，以單片機和微處理器為核心的運動控制器，在一些需要點位控制、對軌跡要求不高的輪廓控制中有所應用；第二階段是以芯片為核心處理器的運動控制器。由于可以驅動多軸聯動，應用到了激光加工、紡織設備、電子產品加工等領域；第三階段是基于PC總線、以DSP為核心的開放性運動控制器。這類運動控制器充分利用DSP的高速數據處理功能和配套器件*的邏輯處理能力，提供了多軸協調運動和復雜的軌跡規(guī)劃、實時插補運算、誤差補償、伺服濾波等功能，能夠實現多軸伺服驅動、實時控制管理，而且方便使用者按實際工程要求進行個性化參數設置。
近年來，隨著運動控制技術的不斷創(chuàng)新和完善，基于PC總線的通用多軸聯動運動控制器作為一個獨立的工業(yè)自動化控制類產品，得到了迅猛發(fā)展，被越來越多的產業(yè)領域接受，已經達到一個引人矚目的市場規(guī)模。這種多軸聯動的運動控制器，具有以下特點：
（1）硬件配置簡單。按工程要求選用合適的運動控制器、計算機或工控機，插入PC總線，聯接信號線即可構成硬件控制系統(tǒng)；
（2）可以使用PC機及其上位軟件。完成運動控制器參數配置后，控制系統(tǒng)還可利用豐富的計算機資源；
（3）同一公司生產的運動控制器，其軟件代碼通用性能好，可移植性高。
目前運動控制器的代表產品有：西門子SIMOTION運動控制系統(tǒng)、美國Delta運動控制系統(tǒng)、臺達運動控制系統(tǒng)、研華運動控制系統(tǒng)、固高運動控制系統(tǒng)、眾為興運動控制系統(tǒng)等等。這些運動控制器的差異，主要表現在硬件接口（輸入/輸出信號種類、性能）、軟件接口（運動控制函數庫、功能函數）的不同。
西門子SIMOTION運動控制器，是一系列特色的運動控制器產品。完整的SIMOTION運動控制由“一套系統(tǒng)”來完成所有的控制任務，特別適用于要求多部件聯動機械設備的運動控制任務。一套完整的西門子SIMOTION運動控制系統(tǒng)，無論是C系列、 D系列還是P系列，均由三部分組成：即硬件平臺、工程開發(fā)系統(tǒng)（參數設置模塊）和實時軟件模塊。
SIMOTION各種運動控制器均使用同一種工程開發(fā)工具，實際工程中需要根據控制任務性質，選擇運動控制器類型，即西門子運動控制器具有針對特定應用領域的優(yōu)勢。C\D\P型運動控制器的區(qū)別在于：
（1） SIMOTION C控制器采用S7-300 PLC模塊化設計。該系列運動控制器具有多個模擬量驅動/步進電機驅動接口用于連接驅動器，而且?guī)в腥舾蓴底至枯斎爰拜敵龆丝凇脮r，可以擴展S7-300的I/O模板及功能模板。 C系列具有*的靈活性，可以滿足許多工程應用領域的要求；
（2） SIMOTION D系列運動控制器是緊湊型系統(tǒng)，特點是集成了SINAMIC S多軸驅動系統(tǒng)在控制模板上，成為一個極其緊湊的、擁有控制器及驅動器的系統(tǒng)。該系列運動控制器將運動控制與驅動器功能集成在一起，因此系統(tǒng)具有極快的響應速度，SIMOTION D特別適應于小型機械；
（3） SIMOTION P 系列針對有開放性需求的控制任務，是基于PC的運動控制系統(tǒng)。采用具有實時處理能力的PC操作系統(tǒng)，除了完成SIMOTION控制任務之外，也能執(zhí)行其它的PC應用程序，如操作員監(jiān)控、過程數據分析、標準PC應用等等。
無論SIMOTION C型、SIMOTION D型、還是SIMOTION P型，其PC平臺和系統(tǒng)資源相同，而且工程開發(fā)過程相似。此外，不同的硬件平臺可以組合在一起，用于處理更為復雜的控制任務，因而具有功能搭配靈活，針對性強的特點。
本書選用SIMOTION C系列中的C240，是基于這款控制器應用性廣泛、靈活性強、性價比好等因素的考慮。這款控制器集成了運動控制模塊，執(zhí)行元件可以是伺服電機或步進電機，也可以是變頻電機或液壓驅動元件。技術人員需要了解具體被控對象的工藝要求、參數設置模塊和實時軟件模塊。C240應用已遍及眾多領域，特別是交流伺服的多軸控制系統(tǒng)中，它能充分利用計算機資源，方便實現運動軌跡規(guī)劃完成既定運動和高精度伺服驅動。
書中內容從西門子運動控制器的工程應用出發(fā)，以清晰易懂的運動控制功能描述、結合多個典型案例，全面介紹了西門子運動控制器SIMOTION C240。本書典型案例來源于編者做過的工程項目，并查閱了大量公開和內部發(fā)行的資料。編者從實際工程應用的需要出發(fā)，有的放矢地介紹SIMOTION C系列中的C240系統(tǒng)構成、調試、參數設置等應用技術，相信讀者在掌握了C240控制器基本原理和應用技能的基礎上，可以較快地掌握其他型號的運動控制器控制復雜設備的方法。