工业自动化控制信号的测试分析

多轴运动控制信号分析

  中国工业需要转型，因为劳动力成本急剧上升，它需要从劳动密集型生产模式切换到高效高科技的工业自动化生产模式。工业4.0在2015被不断提及，那么对于工业自动化，运动控制是里面不可忽视的一个环节。针对工业自动化设备的研发和测试，能以最直观、高效的方式分析多轴运动控制信号，从而简化工业自动化的研发测试，大大缩短研发测试的周期,是广大研发人员都期待的目标。

  我们通过不同仪器的量测方法来比较之间的差异，由此可以看出选择合适的仪器是多么的至关重要。

  举个例子，对于自动化控制中机械手的运动控制部分，最常用的是通过多轴的PWM信号来控制电机。一般情况下要全面的测试多轴的PWM信号，需要长时间捕获整个控制信号的过程，从而才能看到控制信号去控制电机的效率。传统情况下，大多数工程师首先会想到用示波器来采集信号，但是示波器针对PWM信号的捕获，最大劣势是捕获窗口时间往往不够长，示波器的高采样优势在这里体现不出来。而且采集到原始的PWM控制信号之后，要直观的评估PWM控制信号，最好还需要能转换成速度曲线。那么需要实现这样的功能，就需要将示波器的波形采样点导出，然后再用相关的数据处理软件做后续的处理，将原始数据绘制成曲线。那么整个过程当中，因为示波器的波形采样点数据量特别大，所以导出过程会非常缓慢，花去大量时间。另外还需要借用软件做后续处理，这样导致整个测试变得非常的低效，繁琐。但是在没有更好的办法之前，工程师往往不得已而为之。

    下图即为工程师用数据软件绘制速度曲线的图例。

    说完传统测试方法的缺点，我们回过头来看用逻辑分析仪（比如Acute TravelLogic）在这些测试上的区别。

    首先TravelLogic可以长时间的捕获信号，从而可以全面的评估信号。以下图例显示捕获将进20秒钟的PWM控制信号，传统示波器基本上都达不到这样的存储深度。

    再则，TravelLogic在长时间捕获信号的情况下，还能对信号做速度曲线分析。下列图示即为TravelLogic针对单轴的控制信号做速度曲线分析。

    对复杂的工业控制，单轴当然不能满足要求，那么对更复杂的多轴控制信号，TravelLogic也是有全面分析方法的，可以绘制3轴的速度曲线。

    以下图示即为TravelLogic针对3轴控制信号的速度曲线分析。

    更进一步还可以对3轴速度曲线做合成速度曲线分析。

    下图中深蓝色曲线即为3轴合成速度曲线，一个曲线就可以全面的分析3轴控制信号的运行情况。

    目前工业自动化控制信号都会用Modbus或者CAN总线来传输，都是总线型的运动控制方案，对研发人员来讲使用功能强大的仪器可以大大缩短开发时间，提高效率。对于复杂信号的处理，逻辑分析仪是必不可少的一部份。