控制的最大趋势是选择

由于不断改进的芯片设计和不断缩小尺寸的微光刻系统，集成电路工业可以将巨大的计算能力放在超小封装中。你口袋里的智能手机拥有更多的晶体管，更快的时钟速度，以及比阿波罗时代用于载人登月的计算机系统更多的内存。这些能力彻底改变了我们的世界，运动控制也不例外。从智能编码器到智能驱动器再到智能电机，现代微处理器和内存模块为整个系统的各个部件带来了智能。就连plc也变得更智能了。

机器架构过去很简单。PLC进行机器操作。运动控制器向驱动器发送指令，驱动器再指令电机定位负载。现在，这一切都在改变。整个机器中涌现出的智能使每一类部件都能承担上游和下游的任务。驱动器可以处理日益复杂的控制需求，而plc足够强大，可以控制机器操作和更复杂的运动任务。与此同时，运动控制器本身也变得更加强大，可以执行一般的机器控制。控制领域的最大趋势是oem和机器制造商有更多的选择，更容易使用，更好，甚至提高价格。

强大的PLC
plc一直都充满了智能，但今天的重点是增加功能。“plc本身正在成为更有能力的运动控制器，”Robert Miller说，他是控制器和人机界面的高级产品经理三菱电机自动化(伊利诺斯州的弗农山)。“你可以让plc通过伺服或编码器进行协调、线性插值，甚至是高端的96轴运动能力。”

在经典的机器架构中，plc管理机器逻辑。这些设备特别适合执行计时、计数和处理I/O等任务。也就是说，用PLC进行运动控制的趋势并不是全新的。plc有适度的运动能力已经有一段时间了。在过去，这通常局限于简单的操作，如点对点移动或几个轴的操作。更复杂的运动任务需要专用的运动控制器。

运动控制器被设计用来处理高轴数、协调运动和其他计算密集型任务。缺点是，运动控制器增加了成本和复杂性。他们经常使用专门的编程语言，这对工程资源有限的公司来说是一个挑战。如今功能强大的plc提供了多种选择。

“加工能力越来越多地增加，现在您的典型PLC具有做大量运动控制的能力，”高级产品营销经理Craig Nelson说西门子工业(格鲁吉亚诺)。“你们的PLC程序员也正在成为伪运动控制程序员。”

米勒说:“现在PLC正在做动作，你可以用编写PLC代码的语言来编写动作。”“它减少了你需要知道的编程语言的数量。”

能够使用PLC语言通过PLC编程运动提供了多种好处。组件数量下降，成本也下降。对工程技术的需求也减少了。这可能是一个显著的好处。在运动控制每个组织广泛的专业技术,有更多的人使用它作为一个支持技术为其核心产品——移动病人床在医学成像、定位晶片在显微光刻法系统中,将孔板在DNA定序器,等等。这些公司的工程团队不一定有实现传统运动控制的内部专业知识。PLC方法所需的技能集往往在工业中更广泛可用。

尼尔森说:“我认为很多组织都在努力寻找能够用高级动作语言编程的工程师。”“找一个普通的PLC程序员要容易得多。使用梯子逻辑中的运动功能块在PLC上实现标准运动类型功能的能力是可用性的一个重要好处。我认为这是我们正在看到的大趋势。”

功能块
能够使用更熟悉的编程语言只是推动PLC运动趋势的一个因素。PLC社区已经做出了一致的努力来提高可用性。在1990年代初，国际电工委员会(IEC)开发了IEC61131，其目的是使plc的编程标准化和流线化。IEC 61131建立了一个结构为编程过程，包括五种常用的PLC编程语言。这五种语言是:

• 功能块
• 指令表
• 梯子逻辑
• 顺序流程图
• 结构化文本

每种语言在任务方面都有其最佳点。例如，结构化文本对计算很有效，而阶梯逻辑则擅长基本的机器控制。功能块特别适合编程运动控制。

在IEC 61131发布之后，工业界建立了PLCopen，这是一项努力，其中包括建立一个与61131兼容的功能块库。在行业成员的帮助下，该联盟已经汇集了大量的资源，特别是运动控制。函数块为开发代码提供了坚实的起点。它们可以根据应用程序的参数进行定制。还可以对它们进行定制和密码保护，以便重用。

Nelson说:“通过技术对象或特殊功能块的功能，你可以获得阶梯式PLC编程语言的高可用性，这些功能块可以完成更复杂的运动应用，这是传统上PLC无法完成的。”“所以现在我们能够在PLC中对机器人的运动功能进行更多的凸轮和传动，因为处理能力和这些功能块使它们具有更高的可用性。”

开源块为用户提供了一个起点。供应商、原始设备制造商和最终用户可以为特定的应用程序定制功能块。函数块仍然为开发代码提供了坚实的起点。

在某些情况下，公司与PLC开放。在其他情况下，他们开发自己的函数块库，使用指向和点击接口实现。米勒说:“你不必用阶梯逻辑或功能块编程。“你在PLC软件中创建运动控制程序，它会自动为你的应用程序创建代码。”

驱动控制
更强大的处理能力和易于编程只是推动这一趋势的两个因素。另一个方面是内置连接的智能驱动器的可用性。两者的结合使得在没有运动控制器的情况下在机器上实现运动是可行的。

一个PLC运行的运动控制意味着一个集中的控制架构。驱动器可以安装在离电机很近的地方，但它们需要直接或通过现场总线连接回PLC。这种类型的集中控制传统上对最苛刻的运动任务是有效的，如半导体晶片和掩模检查，以及龙门操作。当然，集中控制需要更多的布线，这增加了成本、装配时间和故障点。这些问题导致了用智能驱动器实现的分散控制体系结构的开发。

今天的智能连接驱动器可以在机器网络的主从架构中运行，以执行越来越复杂的运动控制。由工业以太网支持的高速通信使以非常高的速率关闭控制成为可能。这项技术已经应用了十多年，而且每年都变得更便宜、更容易使用。然而，分布式控制的广泛采用似乎总是需要一年的时间。为了更好地理解为什么原始设备制造商和机器制造商可能不愿意进行转型，请阅读我们最近的重点报道驱动器的趋势．

这个讨论忽略了一个重要的点，那就是它不一定是一个或另一个的选择。“最近，出现了一些有趣的混合解决方案，涉及双控制回路。它们可能非常有效。ACS运动控制(布卢明顿,明尼苏达州)。“高精度多轴运动控制市场长期以来一直由集中式控制架构或分布式控制架构主导，这些架构具有专有的高速、高度同步的网络，”他说。他所描述的高速网络比一个典型的版本更昂贵，而且抹去了选择去中心化架构的许多好处。幸运的是，还有其他选择。“针对这类应用的一个最新和新颖的解决方案是，通过EtherCAT等标准高性能网络，为整个机器实现分布式控制架构。然后，你可以用多轴网络驱动器控制要求最高的相互依赖的轴，例如用于晶圆/掩膜定位的高精度直线电机龙门工作台。这种方法可以提供分布式控制体系结构的灵活性，同时还能提供所需的集中式/专有控制体系结构的性能。”

运动控制器和机器控制
当然，在上述发展过程中，运动控制器技术并不是一成不变的。即使plc已经增强了它们复杂运动控制的能力，运动控制器也越来越多地增加了它们的I/O能力。结果是，在一些应用中，运动控制器可以在不需要PLC的情况下操作机器。

米勒说:“尽管我们的运动控制器仍然和PLC一起放在机架上，但它可以处理自己的I/O。”“你根本不需要对PLC进行编程。你可以通过运动控制器做任何事情。”

确定使用PLC进行运动控制和使用运动控制器进行机器控制之间的交叉点不是一件容易的任务。“在PLC机架上使用运动控制器没有很多限制，因为我们可以在机架上放置更多的I/O，我们只是说，我们不想让PLC控制它。我们希望运动控制器能够控制它。”“界限变得模糊了。”

那么，一个工程师该如何处理控制选项合并成一组选项的维恩图呢?像往常一样，看看应用程序。如果运动不是高度同步的，一个低端PLC可能就足够了。今天市场上的版本可以处理多达16个轴的运动。

它真的归结为需要同步的轴数。如果应用程序需要计算的强化任务，例如圆形插值，螺旋插入或电线轴系，则专用运动控制器可能仍然是您最好的选择。

没有两个项目是一样的。今天的工程师可以使用各种各样的控制选项，这使得为每个应用程序开发精确正确的解决方案成为可能，直到预算。