電子凸輪(英文簡稱ECAM)是利用構造的凸輪曲線來模擬機械凸輪，以達到機械凸輪系統相同的凸輪軸與主軸之間相對運動的軟體系統。
基本介紹
- 中文名：電子凸輪
- 外文名：ECAM
- 原理：利用凸輪曲線來模擬機械凸輪
- 感測器：旋變
系統組成,輸出設定,套用,伺服實現,
系統組成
下圖為電子凸輪和系統圖。該型號採用旋變作為位置感測器，可以通過通訊連線埠和PC或手持編程器（Handy terminal）進行通信。PC和手持編程器提供給用戶編程使用，為用戶提供了方便的編程界面。信號輸出採用並行（PIO）和串列（SIO）兩種方式，輸出信號可以直接用來控制伺服電機和步進電機的驅動器，也可以通過控制器將信號集中處理後控制變頻器等驅動裝置,實現運動控制的目的。
輸出設定
電子凸輪的輸出是以DOG為單位進行設定的，如圖4所示。一個DOG分為DOG WIDTH和DOG INTERVAL兩部分，DOGWIDTH相當於機械凸輪中開關被壓下並保持的時間或角度範圍，需設定一個起始角度（Start position）ON（比如圖中的0°）和一個終止角度（End position）OFF（比如圖中的30°）。相應的DOGINTERVAL就是相當於開關鬆開的角度範圍。對於一個凸輪來講，可以有多個DOG，通常只需設定DOG WIDTH，DOG Interval就是在兩個DOG WIDTH中間的角度範圍，不需另外設定。以下圖為例，只需設定0°——ON，30°——OFF；57°——ON，95°——OFF即可。一般可以設定的DOG數和SENSOR的轉速有關，轉速越高，可以設定的DOG就越少，相反轉速越低，可設定DOG數越多。
凸輪信息的輸出有兩種方式：PIO和SIO。PIO也就是並行輸出，共40個通道（CHANEL），其中32個可以用做輸出凸輪(CAM)和位置(Position)、速度(Speed)信息，8個CHANEL用做錯誤信息等的輸出。32個CAM可以是32個CAM輸出，也可以是16個CAM+Position,或者16個CAM+Speed,或者Speed+Position。用戶可以根據具體套用的需要進行合理的設定。SIO也就是串列輸出，其輸出信息的內容與PIO相同，只是接口形式不同而已，比較適合慢速系統使用。
位置和速度信息的輸出編碼形式主要是BCD碼、PureBinary、Gray碼。
32個通道都用做凸輪輸出時，各通道凸輪之間彼此獨立，互不影響，用戶可以根據自己的需要單獨設定各點的輸出來實現組合控制。下圖是32個輸出通道全部設為CAM輸出時的完整輸出信號。
每個CAM可以控制一組馬達和驅動器，因此最多可以控制32組。通過選定各個DOG的參數，可以輕易的實現各個軸之間的同步和聯動。
套用
電子凸輪可以套用在諸如汽車製造、冶金、機械加工、紡織、印刷、食品包裝、水利水電等各個領域。
比如在機械加工方面，用電子凸輪來代替笨重的機械凸輪當然是最簡單的了。將馬達軸上的機械凸輪換成旋變做位置反饋，將電子凸輪的信號送控制器，即可實現原來的機械凸輪全部功能。毫無疑問採用電子凸輪的系統具有更高的加工精度和靈活性，能大副提高生產效率。
當然，水位控制不是電子凸輪的唯一用途，流量控制往往顯得更為重要。由於電子凸輪可以輸出CAM+POSITION，也就是凸輪和位置信息，所以在控制中水位感測器可以將水位精確反饋給凸輪控制器，如果再在拉閘馬達上安裝一編碼器的話，就可以實現排洪流量的精確控制。而這一點往往是最重要的。此外電子凸輪提供的串列通訊口，可以和PC通信，從而可以實現遠程控制。
在印刷行業，電子凸輪也已經獲得了廣泛套用，其控制大致如圖所示。將旋變安裝在傳動馬達軸上，旋變將馬達的位置和速度信息反饋給電子凸輪，電子凸輪輸出傳動馬達的速度和凸輪信號給送紙馬達驅動器，實現送紙和傳動之間的的同步，此外，由於電子凸輪有速度感應的功能，所以它可以象伺服一樣實現恆速送紙。另外，控制器可以和電腦通信，從而使得控制更加智慧型化。
在礦山採礦和冶金方面，電子凸輪也有其廣泛的套用，下圖所示為典型的礦山採掘設備，從礦床挖掘到礦石儲存和礦物在港口轉運，整個過程都由電子凸輪做傳送定位、旋轉角度設定和監控、礦物料斗升降控制。
此外，電子凸輪還可以套用在象彈簧機，木工機械，自動塗裝生產線上，在此不一一介紹。
電子凸輪產品系列價格適中，性能穩定，使用靈活，具有廣闊的套用前景。
伺服實現
伺服電機帶電子凸輪功能的在國內或者沒有，或者很少，曾查遍Google,Baidu。這方面的資料少之又少。我也是自己摸索的可能有好多地方不足或者幼稚，請高手們批評指導。
用伺服電機實現電子凸輪功能分兩種情況（伺服控制最好採用 運轉+方向 控制方式）
第一：不在跟隨情況下（沒有輔助編碼器或者說伺服電機不跟隨輔助編碼器運轉，用控制器直接控制伺服）
這種情況下相對來說比較簡單，可以通過調周期給伺服驅動器傳送命令使伺服電機運行各種曲線，在你的控制系統中定義一個定時器，定義一個凸輪表，根據不同的曲線計算出凸輪表，凸輪表中的數據是每次定時器中斷填充計時值，這樣在中斷時傳送一次命令，同時根據內部計數索引在凸輪表中取出定時值修改定時器。這裡關鍵S是如何產生凸輪表，建立虛擬主軸。同時不要忘記在掉電時記錄凸輪表索引。
第二： 在跟隨情況下（有輔助編碼器，主軸跟隨從軸運轉）
這種情況相對上面的來說較複雜一點，主要思路就是，根據你的曲線產生凸輪表，你的控制系統收到從軸編碼器信號後通過硬體或軟體方法判斷正反轉，在根據內部計數通過查凸輪表得出這一次脈衝命令對應要向伺服控制器傳送多少個脈衝命令，注意正反轉問題。這要做當你的從軸勻速運動時與第一種情況幾乎一樣，當從軸在變速運動時就會出現伺服電機噪聲過大，發熱嚴重問題。你可以通過調整伺服驅動器參數最佳化一下，具體請查閱伺服手冊了。當然在資金充裕的情況下可以用線數高點的編碼器，同時在程式上倍頻。同時不要忘記在掉電時記錄凸輪表索引，或者用絕對編碼器（更好）。電子凸輪是利用構造的凸輪曲線來模擬機械凸輪，以達到機械凸輪系統相同的凸輪軸與主軸之間相對運動的軟體系統
