運動控制其本質是控制電機，實現(xiàn)其對角位移，轉矩，轉速等物理量。 運動自動化控制一般針對某個產品，由機械、軟件、電氣等模塊組成，如精密數(shù)控機械、機床、機器人、無人機、運動平臺等等。運動控制主要針對某個產品的個體控制，它可以是某個系統(tǒng)內的某個設備。

 

過程控制與運動控制在很多場合已經(jīng)結合在一起共同控制大型生產線。

什么是自動化過程控制？

利用plc控制器收集傳感器反饋的數(shù)據(jù)，并分析處理這些數(shù)據(jù)后，調節(jié)優(yōu)化及控制各種設備，以提高生產的效率。其控制的對象一般是各類水泵、風機、電動閥門等。

過程自動化一般用于環(huán)保行業(yè)如污水、廢氣處理，節(jié)能行業(yè)，對工業(yè)生產中的各類負載設備進行智能調節(jié)以保證其運行于最佳狀態(tài)，以達到節(jié)能的目的。

整個系統(tǒng)一般由plc控制柜、配電柜以及控制程序，各傳類感器，組態(tài)軟件，監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

過程控制主要用于傳統(tǒng)工業(yè)自動化領域中，是一種大系統(tǒng)控制，控制對象比較多，如一條生產線。

▲某企業(yè)的自動化過程控制拓撲圖

自動化過程控制和運動控制是不同的

從關注點來說，自動化過程控制(這兒指伺服電機)首要關注的是控制單個電機的轉距、速度、方位中的一個或多個參數(shù)到達給定值。而運動控制首要關注點在于和諧多個電機，完結指定的運動(組成軌道、組成速度)，比較著重軌道規(guī)劃、速度規(guī)劃、運動學轉化;比方數(shù)控機床里面要和諧XYZ軸電機，完結插補動作。

自動化過程控制常常作為運動控制系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)(一般是電流環(huán)，作業(yè)在力矩方式下)，更著重于對電機的控制，一般包括方位控制、速度控制、轉矩控制三個控制環(huán)，一般沒有規(guī)劃的才能(有部分驅動器有簡單的方位和速度規(guī)劃才能)。

▲運動控制系統(tǒng)圖

· 運動控制器：常見的就是PLC

· 驅動器：工控人對驅動器應該再熟悉不過了

· 執(zhí)行機構：伺服電機

· 減速機構：減速器

· 光柵：編碼器的一種；(一般用于車床加工)

· 人機界面：大家熟悉的觸摸屏。

運動控制系統(tǒng)其本質是控制電機，實現(xiàn)其對角位移，轉矩，轉速等物理量。一般針對某個產品，由機械、軟件、電氣等模塊組成，如精密數(shù)控機械、機床、機器人、無人機、運動平臺等等。運動控制主要針對某個產品的個體控制，它可以是某個系統(tǒng)內的某個設備。

簡單來說，就是由運動控制器發(fā)出命令，給驅動機構進行功率放大，將放大后的信號傳給執(zhí)行機構(伺服電機)，伺服電機自帶編碼器，能夠實現(xiàn)半閉環(huán)控制；伺服電機用傳動機構控制機械，在機械裝置上安裝了光柵尺(也是編碼器)，實現(xiàn)全閉環(huán)控制。操作人員在現(xiàn)場可通過人機界面去進行整個環(huán)節(jié)的調試操作。

運動控制起源于早期的伺服控制。簡單地說，運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)進行運動。

早期的運動控制技術主要是伴隨著數(shù)控技術、機器人技術和工廠自動化技術的發(fā)展而發(fā)展的。早期的運動控制器實際上是可以獨立運行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和操作系統(tǒng)支持，可以獨立完成運動控制功能、工藝技術要求的其他功能和人機交互功能。

這類控制器可以成為獨立運行的運動控制器。這類控制器主要針對專門的數(shù)控機械和其他自動化設備而設計，往往已根據(jù)應用行業(yè)的工藝要求設計了相關的功能，用戶只需要按照其協(xié)議要求編寫應用加工代碼文件，利用RS232或者DNC方式傳輸?shù)娇刂破鳎�控制器即可完成相關的動作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業(yè)應用，控制器的開放性僅僅依賴于控制器的加工代碼協(xié)議，用戶不能根據(jù)應用要求而重組自己的運動控制系統(tǒng)。

一個運動控制系統(tǒng)的根本架構組成包括

一個運動控制系統(tǒng)，通常由驅動器、控制器、傳感器三部分組成。

1、控制器：

1）PLC

PLC主要功能是對開關量進行邏輯控制，并有簡單的運動控制(直線軌跡控制)、運算數(shù)據(jù)處理等功能，通常采用觸摸屏作人機界面。為擴充其應用領域，各廠家為客戶提供了各種選配功能模塊，如多軸運動控制模塊、網(wǎng)絡通信模塊、模擬信號與數(shù)字信號轉換模塊等。PLC具有工作可靠、編程簡單等優(yōu)點，但其運動控制功能相對簡單，若選用多軸運動控制模塊，則價格較高。

2）獨立式運動控制器

獨立式運動控制器配有顯示屏、按鍵和功能完善的控制指令，并有各種通信接口，控制電動機運動的能力比PLC強大。可完成直線插補、圓弧插補、軌跡控制等功能，且編程簡單。目前，國外的運動控制器都具有現(xiàn)場總線控制功能。

3）PCI總線型運動控制卡

由于PC機運算速度快、存儲量大，而且Windows操作系統(tǒng)的軟件資源豐富，采用VB、VC等軟件編寫用戶程序,功能十分強大。很多自動化設備都離不開PC機，特別是采用機器視覺檢測的自動化設備、需要運行AuoCAD等大型軟件的設備和需要采集存儲生產數(shù)據(jù)的設備等，因此，這些設備采用基于PC機的PCI總線型運動控制卡與PC機一起組成運動控制器。在所有的運動控制器中，運動控制卡的功能最強，但其工作的穩(wěn)定性可靠性較差。

4）專用運動控制器

專用運動控制器是針對特定的設備專門設計的運動控制器，如繡花機控制器、縫紉機控制器噴繪機控制器等。專用運動控制器通常以單片機、ARM等芯片為核心設計，其集成度高、價格便宜、使用方便，軟件是為專用設備特殊設計的，客戶可直接使用。其硬件、軟件的設計都充分考慮了專用設備的工藝要求。

相對于專用運動控制器而言,PLC、獨立式運動控制器、運動控制卡被稱為通用運動控制器。

2、驅動器：

作為運動控制中的執(zhí)行部件一般有電動式、 液壓式及氣動式三類。

電動式執(zhí)行部件動作靈敏，性能優(yōu)良，控制方便，且容易小型化，已經(jīng)得到廣泛的應用。運動控制中最常用的伺服電機類型有:直流(DC)伺服電機、無刷直流伺服電機、交流(AC)伺服電機和步進電機。按執(zhí)行電機功率的不同，伺服電機可分為:小功率隨動系統(tǒng)(100W以下)、中功率隨動系統(tǒng)(100~ -500 W)和大功率隨動系統(tǒng)(500W以上)。

每種電機都有相應的特點和驅動方式，詳見裕如：機器人常用電機介紹。

3、傳感器：

編碼器、力傳感器、壓力傳感器等。

如何選擇運動控制器？

1、根據(jù)要開發(fā)設備的工作特點，確定伺服電機的類型；

2、確定要控制的電機軸數(shù)和電機工作模式；

3、確定位置檢測、反饋模式，選擇是否采用光電編碼器或光柵尺或磁柵尺；

4、確定輸入輸出開關量的數(shù)量；

5、根據(jù)以上內容，選擇合適的運動控制器。

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