闲话运动控制的进化论

过去几年的运动控制的发展，是整个工业自动化领域发展最慢的一个板块。这个和整个制造业自动化水平的大大提升是密切相关的，更加多的生产企业意识到了将人从艰巨的体力劳动中解放出来的重要性，感受到了设备自动化所带给的经济效益。

我们说道，这个趋势将继续下去。　　设备自动化水平之后提升意味著什么，当然是设备中更加多的细致动作。

更加多的艰巨的、危险性的人的动作不会被机器的动作解放出来；生产工艺质量的拒绝，使的设备中大大减少更加多细致的动作。目前运动控制技术早已基本上解决问题了工业生产精度、速度和动态性能的问题；而在未来，运动控制即将（或者正在）步入的挑战是－如何在设备（生产线）上已完成更加多的细致设备动作。　　看点一：更加小的体积　　看下最近各家公布的新产品就难于找到，各家都把小体积尺寸作为众多重点。

这个不难理解，更加小的体积，意味著可以在单位空间内摆放更加多运动控制部件，这是提高设备自动化，已完成更加多细致动作的基础。　　例如：罗克韦尔自动化新款 Kinetix 5500 和5700 系列驱动器，较市场上同级别产品占用空间增加高达50%。　　但各家只不过并某种程度是在单台设备的体积的优化，为了使多轴系统的硬件空间更进一步优化，其他技术也大大被应用于，如罗克韦尔自动化在新款 Kinetix 5700 使用了双轴驱动模块技术、驱动器书本式零间距加装、共计直流母线技术等多项技术。

　　看点二：较少的接线　　较少的接线意味著三点：　　1 提高设备工程实行效率；　　2 提高设备的EMC稳定性；　　3 增加设备体积。　　所以，大家就告诉为什么运动控制总线技术为什么这么最重要了，当设备动作更加多时，之后用脉冲和模拟量掌控得是多么伤痛的一件事情呢。　　于是各家都开始大力发展各自的运控网络和构建运动控制系统。　　例如：　　基于 EtherNet/IP CIP Sync Kinetix 构建运动控制系统，在系统硬件架构上仅有通过一根以太网已完成了多轴的实时运动控制，较传统的脉冲和模拟量信号增加大量布线；　　VPL 电机基于DSL Hiperface的对系统技术，协助将驱动和电机的连线较少一半。

　　看点三：较少的部件　　换回个矮小上的词，就是更为构建，用较少的部件构建更好的功能。借以在受限的空间内提高设备自动化程度。　　前面提及的共直流母线技术除了让多个驱动器加装空间增加，同时也协助系统供电增加大量机进、断路器和滤波器的用于数量。

　　将直流母线技术和总线技术更进一步统合，这几年经常出现了构建驱动电机的产品，很大增加盘柜空间和数量。　　例如：Kinetix 6000M 构建驱动电机系统将驱动和电机构建在一个部件上，增加了一半以上的元件数量和相连节点。

　　较少的部件某种程度反映在电气控制元器件方面，更加反映在运动传动机械部件上。例如，虽然从局部看，减速机的出售成本要低于同步带传动，但如果用于高效率的减速机，传动效率可以提高30%以上，于是驱动这个阻抗的电机、驱动器、电源、电缆等一系列的部件的功率、能耗、体积都将增大，这个成本减少将相比之下小于用于减速机的成本。

更加最重要的是，因此，将有机会在更加小的空间内布置更加多掌控和驱动组件，从而构建更为自动化的先进设备功能。　　例如：罗克韦尔自动化的运动分析软件工具 Motion Analyzer ，可以为用户在系统设计和构建过程中，获取这样的系统优化咨询和顾问，协助用户修改和优化运动控制的机电系统。　　留意，工厂设备自动化系统的优化，可某种程度是那些自动化产品的事，没有了杰出的机械组件，将必要返回原始社会。　　看点四：更加强劲的掌控　　忘记在06年的时候看完一份报告，全球机器设备中的单台运动轴数平均值为4-6轴，而且那时大部分设备动作是独立国家的，基本没什么实时。

那会儿提及运动控制，就是数控、半导体、机器人等。而去年看这个数字的时候，早已是12-16了，我们以致于就不会看见几十个甚至上百个轴的设备；而且更加多的轴必须同步、实时。随着设备实时轴数的减少，除了控制器必须更加强劲，需要以更慢的速度处置更好的动作算法，运动控制网络也必需需要hold寄居。前者是大脑，后者是神经。

某种程度是毫秒级的时钟同步控制，3个轴、30个轴、到上百个轴，对于控制器的运算速度和网络时钟的频率和精度拒绝是几乎不出一个量级上的。所以我们不会看见各家控制系统都在拼成运控的轴数，有兴趣的话可以去较为一下近两年几款主流的工业运动控制系统，如NJ/MELSERVO/Controllgix/CX系列/X20...　　看点五：更加易懂　　从工程实行和确保的看作，设备运动控制功能的减少，必定带给以线性或者几何倍数上升的工程和确保的时间、成本，这是我们不期望看见的。

　　易用性主要反映在两个方面：　　一个是系统配置、编程。我们现在看见很多运动控制都使用面临对象的编程平台了，比如：掌控单位从原本的脉冲量到必要用于工程当量、更为直观的运动控制指令等等。

而且，以后可能会有各种面临明确应用于的功能应用于组件，便利运控的实行。　　另一个易用性反映在调试中。在运动控制的调试中，主要反映在tuning上面，任何细致的掌控都必须tuning，玩游戏跑车必须tuning，玩游戏音响必须tuning，拍照片必须tuning，某种程度，精准的运动控制也必须。

如何需要协助用户在更加较短的时间内已完成大量动作的tuning，从而协助用户延长设备投放运行时间，也早已沦为各大运触厂商pk的重点。　　例如：近期 Kinetix 产品系统固件和软件中，在原本自整定功能上，强化了气频率自适应和陷波滤波器整定功能，协助用户增加设备研发和调试周期。

　　看点六：大数据和云计算　　最后，我们被迫谈谈可持续发展。因为并不是把那么多轴添加设备里就可以了，我们必需考虑到他的大大递归和演化。而随着运动功能的减少，设备的数据将以几何倍数减少，设备各个动作的运营曲线、以及他们之间的相关性、步序的合理性、生产运营流程以及他们和设备运维、企业经济效益等等数据之间的关联性，这些都使运动控制部件将仍然是分开孤立无援的产品和系统，而是必定不会融合到万物网络的智能网络中去，沦为智能设备终端组件的一员。

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