选择正确的控制方案

运动平台仅与其控制方案一样好。留出一瞬间，集中式和分布式控制架构之间的辩论，设计控制系统的工程师具有重要的初始选择：是否使用可编程逻辑控制器（PLC），专用运动控制器或PC。

如果在工程中有任何特鲁斯，则没有一个正确的答案，只是在给定条件下给定申请的最佳解决方案。由于系统中的各种组件的功能展开，该问题变得更加复杂。“平台架构之间的线路越来越越来越模糊，因为技术进步，”Andy Larson，Motion Control Product Manager交叉公司（贝尔蒙特，北卡罗来纳州）。让我们仔细看看每个技术涉及的权衡，他们擅长的应用程序以及使用的陷阱。

曾几何时，plc占据了主导地位。plc擅长机器控制。它们非常擅长管理I/O，以及处理计时操作和计数等任务。今天的尖端plc由机架式控制器组成，其核心具有运动能力。它们旨在解决以机器为中心的大量需求，如多个现场总线、大量I/O或远程I/O，以及一些简单的定位任务。例如，如果一台机器需要管理多个温度控制回路，但只需要点对点移动或涉及减速比的简单传动应用，PLC可能是最佳选择。

在下一级别的复杂性级别PLC，其在PLC架上包含单独的运动控制模块。物理上，产品似乎是一个单位，但它们基本上是两个单独的技术。他们可以在PLC背板上进行界面，但它们需要两个不同的程序。添加运动控制模块增强了具有更复杂的凸轮或线性圆形插值的更复杂功能的产品。缺点是它需要维护两个单独的程序，这可以使开发和维护复杂化。

拉森表示:“这是终端用户和原始设备制造商都需要考虑的主要成本因素之一。“制造商和平台的硬件成本正变得更加标准化。(区别的因素)只是针对给定应用程序部署解决方案的速度。”一些供应商开发了简化用户任务的软件套件。还有一些公司将运动控制软件作为附加组件提供。

运动控制器
复杂的应用可能需要更复杂的运动，无论是几十个轴的高度同步定位，还是在每分钟300部分的包装线中发现的超高速操作。曾经有一段时间，实现性能要求用户自己进行大量编程。不再。今天的尖端运动控制器提供复杂的功能，如螺旋插补，复杂凸轮，动态相移，和龙门锁定。

“现在的人们正在尝试简化该过程，但它仍然需要大量的处理能力来实现它，”Larson说。“这些控制器通常具有与它们相关联的专有运动语言，或者他们转向IEC 61131合规性，它们通常会有功能块来处理典型的运动控制要求，并包括用于高级运动控制功能的基于文本的语言。“

尽管独立运动控制器在协调轴的轴上协调复杂的曲线时，但它们的机器控制能力往往更有限。它们可以为微观PLC执行的简单控制类型提供良好的替代品，但随着机器复杂性和I / O计数升高，它们解决控制负担的能力变得越来越有限。“他们通常要求您使用远程I / O获得超过16个输入和16个输出，”Larson说。“当您访问远程I / O时，您可以受到性能的限制。只是遥控器I / O本身的更新率可能是一个挑战。“

厂商目前正在努力提高独立运动控制器的机器控制能力。然而，这项任务并不像看起来那么简单。用户应注意确保他们购买的产品确实能够完成他们需要的所有机器控制任务。“编程环境可能是主要的限制之一，”Larson说。“来自运动领域的供应商很难理解如何拥有一个功能编程接口来处理机器控制方面。

个人电脑
对于在实验室环境中运行定位平台的简单应用程序，PC控制可能提供简单，经济的解决方案。这尤其包含如果PC已经是系统的一部分，或者应用需要大量的灵活性。实验室自动化或研发应用往往适合PC控制。在实验中运行定位阶段往往是相当容错的容忍。这种非确定的应用可能会遭受故障或时间延迟而没有不利的结果。

在频谱的另一端，高度专业化的应用，或者需要比标准产品提供的更具灵活性或性能更具灵活性的应用程序。“You have OEMs using PC-based control solutions where they’re writing their own motion-control algorithms in a hard, real-time control kernel," says Larson. "They might be using it to implement very complex motion control where the scan rate has to be extremely high. Another reason might be that they prefer to program in languages like C or C++.”

实施可能涉及通过PC的处理器运行运动算法。另一种有效的方法是使用直接插入PC的背板的PCI运动控制卡。该方法在单独的卡上分离运动任务，但是通信在背板上进行，允许用户利用实验室自动化软件进行数据采集和操作，同时最小化CPU利用率。

使用PC进行运动控制的部分挑战涉及通信。信号需要准确地传输，没有噪声失真，这对某些硬件来说是一个问题。”继续加快公交车,距离可以忠实地带来的高速数据信号,缺乏把它们整个光纤到光纤,然后变得越来越短,“唐Labriola说,水银控制Inc .总裁“距离噪声免疫力下来。”

PC也呈现了其他挑战。在您刚执行电子邮件时，可以在O / S更新后锁定笔记本电脑的一件事。如果该PC连接到一个坐在水中死亡的整个系统，直到PC最好重新启动，并且在最坏的情况下，这是完全的。

低端机器可能会体育一种吸引人的价格点，但可以充满隐藏的挑战。所谓的白盒子或非品牌名称计算机中的硬件可以从机器到机器而没有警告。“这可能是危险的，即它的驾驶员兼容性方面，”Larson说。“可能有一个来自白色框的不同以太网卡到白色框，对给定的驱动程序不同地反应。这可以创造各种复杂问题。”低端机也可以遭受有限的产品生命周期。

工业PCS为这两个问题提供解决方案。工业PC制造商通常保证系统组件的可用性三到10年，利用与Intel和Microsoft这样的芯片和软件供应商的支持协议。当然，有权衡。由于市场有限，只有几个处理器得到支持，这意味着通常更老，技术较慢。在使用PC设计时，重视长期支持和过时缓解是很重要的。

今天市场具有广泛的选择来满足各种需求。第一件事是确定手头的任务是主要是机器控制还是主要运动控制。该问题的答案将推动硬件平台的选择;其余的是缩小细节的问题。“人们在基于PLC和独立的解决方案之间辩论，但它归结为真正更重要的是更重要的，机器控制或运动控制方面和复杂程度，”Larson说。“现在的行变得更模糊。每一侧都有优点。最后，它真的基于应用程序所需的需求。“