運(yùn)動(dòng)控制是控制電機(jī)的一門技術(shù)科學(xué)，它可以影響運(yùn)動(dòng)的軌跡。了解運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)，可以在決策的過程中，幫助確定是否需要或者什么時(shí)候需要使用運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)。

運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，可以是專用控制器，但一般采用具有通信功能的只能裝置，如工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）、可編程序控制器（PLC）或數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）等。運(yùn)動(dòng)控制器的作用是執(zhí)行編寫的程序，通過采集現(xiàn)場(chǎng)的I/O信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算功能，對(duì)程序流程和I/O設(shè)備進(jìn)行控制，并與操作站和其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信。

目前，工業(yè)生產(chǎn)中常用的用于運(yùn)動(dòng)控制的控制器產(chǎn)品包括基于PCI總線和DSP的運(yùn)動(dòng)控制板卡、通用PLC和專用運(yùn)動(dòng)控制模塊等。

運(yùn)動(dòng)控制卡

不同的控制器可以實(shí)現(xiàn)不同精確度和類型的運(yùn)動(dòng)軌跡的控制。運(yùn)動(dòng)軌跡一般由直線、圓弧組成，對(duì)于一些非圓曲線輪廓?jiǎng)t用直線或圓弧去逼近。插補(bǔ)計(jì)算就是控制器根據(jù)輸入的基本數(shù)據(jù)，通過計(jì)算，將運(yùn)動(dòng)軌跡描述出來，邊計(jì)算邊根據(jù)計(jì)算結(jié)果向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令。對(duì)于較簡(jiǎn)單的慢速直線運(yùn)動(dòng)，控制器需要進(jìn)行的計(jì)算往往以整數(shù)運(yùn)算為主；采用通用PLC等控制器即可實(shí)現(xiàn)，對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)或圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，往往需要浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算能力更強(qiáng)、輸出信號(hào)頻率更高的專用控制器或芯片來實(shí)現(xiàn)，例如TI的TMS320F28335 DSP芯片、GE的PMM335運(yùn)動(dòng)控制器、AB的ControlLogix控制器等

運(yùn)動(dòng)控制器可以實(shí)現(xiàn)各種控制算法，如PID算法、模糊控制算法、各類補(bǔ)償算法等。其中，PLC作為一種通用控制裝置，因其可靠性高、體積小、功能強(qiáng)、可在線修改程序、可對(duì)模擬量進(jìn)行控制、方便與計(jì)算機(jī)連接等特點(diǎn)，已經(jīng)在流水線、機(jī)械手、立體倉庫等工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

最初的運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)際上是可以獨(dú)立運(yùn)行的專用控制器，往往無需另外的處理器和操作系統(tǒng)支持，可以獨(dú)立完成運(yùn)動(dòng)控制功能、工藝技術(shù)要求的其他功能和人機(jī)交互功能。這類控制器可以成為獨(dú)立運(yùn)行(Stand-alone)的運(yùn)動(dòng)控制器，主要針對(duì)專門的數(shù)控機(jī)械和其他自動(dòng)化設(shè)備而設(shè)計(jì)，往往已根據(jù)應(yīng)用行業(yè)的工藝要求設(shè)計(jì)了功能，用戶只需要按照其協(xié)議要求編寫應(yīng)用加工代碼文件，利用RS232或者DNC方式傳輸?shù)娇刂破鳎刂破骷纯赏瓿上嚓P(guān)的動(dòng)作。但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(yīng)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(yīng)用要求而重組自己的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。通用運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展成為市場(chǎng)的必然需求。

通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要分支，1990年開始在發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)入快速發(fā)展的階段。由于有強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求的推動(dòng)，通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展迅速并得到廣泛應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)也由面向傳統(tǒng)的數(shù)控加工行業(yè)的專用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)而發(fā)展為具有開放結(jié)構(gòu)、能結(jié)合具體應(yīng)用要求而快速重組的先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。

那什么時(shí)候選擇一個(gè)控制方案而不是另外一個(gè)呢？沒有一個(gè)簡(jiǎn)單的答案。對(duì)于給定的應(yīng)用。有時(shí)候兩種結(jié)構(gòu)都能很好的工作。

 工程應(yīng)用對(duì)費(fèi)用越敏感，設(shè)計(jì)人員就越有可能去自己設(shè)計(jì)卡件和集成板載放大器，當(dāng)然這取決于功耗水平。設(shè)計(jì)卡件時(shí)，可以選擇需要的接頭并根據(jù)特定的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用來確定卡件的形狀要素。

 機(jī)床等需要高度同步的應(yīng)用，會(huì)自然的傾向于多軸運(yùn)動(dòng)卡或緊耦合分布式驅(qū)動(dòng)方案。這些驅(qū)動(dòng)在馬達(dá)類型和功耗范圍方面具有更大的靈活性。不要忘記，需要運(yùn)動(dòng)控制卡或者需要帶有專用G代碼軟件的PC來完成整體路徑的生成。

 對(duì)一些大、中型的應(yīng)用，比如醫(yī)藥自動(dòng)化、半導(dǎo)體自動(dòng)化、科學(xué)儀表和低功耗通用自動(dòng)化，可以通過幾種不同的方案實(shí)現(xiàn)，包括：成品機(jī)器控制卡，客戶定制機(jī)器控制卡，或松耦合分布式驅(qū)動(dòng)等。