[实用新型]基于使用音圈电机与倍福PLC核心算法的力闭环控制系统

说明书

本实用新型公开并提供一种基于使用音圈电机与倍福PLC核心算法的力闭环控制系统，使得力输出会更加稳定，还能实时调节力参数，并且设置了力与位置阈值保护，增强了系统的安全性。本实用新型包括音圈电机、VCM驱动器、电源、倍福PLC控制器、力传感器，信号放大器、压棒、安装支架组成；电源分别给VCM驱动器等供电；倍福PLC控制器分别与VCM驱动器和信号放大器的反馈连接；力传感器固定安装于音圈电机的下方，将力传感器信号传输给信号放大器；信号放大器将力传感器信号放大后传输给倍福PLC控制器；倍福PLC控制器根据接收到的力传感器信号发送相应的控制信号给VCM驱动器，再由VCM驱动器控制音圈电机。本实用新型应用于力闭环控制系统的技术领域。

技术领域

本实用新型涉及一种力闭环控制系统,特别涉及一种基于使用音圈电机与倍福PLC核心算法的力闭环控制系统。

背景技术

音圈电机(Voice Coil Motor)是一种特殊形式的直接驱动电机。具有结构简单体积小、高速、高加速响应快等特性。其工作原理是，通电线圈(导体)放在磁场内就会产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成比例.基于此原理制造的音圈电机运动形式可以为直线或者圆弧，故此类电机分为圆柱型音圈电机和摆动型音圈电机。市场上圆柱型音圈电机系列应用相当广泛。这种电机有很高的加速率，能够产生0.7N-1000N的强大动力，而其行程少于50mm。该款电机主要应用在医疗、半导体、航空、汽车等领域，包括阀门制动器，小型精密替换测量仪、压力检测、振动平台以及主动式减振系统等众多方面。本方案采用的是圆柱形音圈电机。

倍福PLC与家喻户晓的西门子相比，倍福（Beckhoff）并不为众人所知，虽然二者都是德国品牌，但风格却截然不同。西门子唯我独尊，不管是通信协议还是编程语言都不开放，让人又爱又恨；倍福则兼容并蓄，采用通用的windows操作系统，支持标准的IEC 61131-3编程语言，总线通讯EtherCAT也是开放的。

而现有技术的实现方式大多数都是开环控制，音圈电机力控制方式大多采用的是开环电流的控制，简单来说驱动器根据电流值的不同来让音圈电机运动，电机运动行程与待测产品发生接触时会产生力，用控制音圈电机电流值的来控制力。在现有技术中，音圈电机用于压力检测时的力控制大多采用的是开环电流的控制方式，这种方式无法实时反馈实际的力值，而只能返回电流值，并且在开环控制下不能及时的根据实际情况改变电流的输出，导致力的稳定性不足，控制性较差。

当然目前也有一些基于音圈电机驱动的闭环力控制系统，比如公开号为CN211307555U的中国专利申请，其公开了一种一种基于音圈电机驱动的闭环力控制系统，包括一座台及设置在座台上的竖支撑座，还包括一设有音圈电机的上压头机构、一下压头组件以及一产品输送机构，本实用新型音圈电机驱动的闭环力控制系统用于FPC与显示屏的绑定，使用音圈电机驱动绑定上压头结构运动，在下压头结构底部安装力传感器，当上压头下压时，力传感器不间断检测上压头和下压头对所绑定产品施加的力，由传感力将施加的力反馈系统，系统将反馈的信息传递到音圈电机控制系统，音圈电机处于闭环控制系统，根据力传感器所反馈的数据可自动调节下压头对绑定产品时所施加的压力，确保产品绑定时所受的压力的稳定性，以达到生产的快速生产。但该系统并未公开采用何种控制手段得以实现。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种基于使用音圈电机与倍福PLC核心算法的力闭环控制系统，使得力输出会更加稳定，还能实时调节力参数，并且设置了力与位置阈值保护，增强了系统的安全性。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括音圈电机、VCM驱动器、电源、倍福PLC控制器、力传感器，信号放大器、压棒、安装支架组成；

电源分别给VCM驱动器、倍福PLC控制器、信号放大板、力传感器，信号放大器供电；

倍福PLC控制器分别与VCM驱动器和信号放大器的反馈连接；

力传感器固定安装于音圈电机的下方，将力传感器信号传输给信号放大器；