对网络的嵌入式运动控制器发展优劣研究

　　近年来，随着计算机电子电力和传感器技术的发展，各先进国家机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展。 运动控制技术中有代表性的研究对象，即运动控制器的研究和应用在工业自动化中越来越得到重视。特别是在数控设备上，运动控制器性能的优劣直接会影响着此机器的加工性能或检测特性。运动控制器是以中央逻辑单元为，以传感器为信号敏感元件，以电机/动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。

　　今后基于计算机标准总线的运动控制器仍然是市场的主流，但是，基于网络的嵌入式运动控制器会有较大的发展。基于计算机标准总线的通用运动控制器主要是板卡结构，采用的总线大都为ISA、PCI。由于它们的应用依附于通用PC 计算机平台，从工业控制的角度分析，这种运动控制器的优缺点如下：

　　优点：

　　（1）硬件组成简单，把运动控制器插入PC 总线，连接信号线就可组成系统；

　　（2）可以使用PC 机已经具有的丰富软件进行开发；

　　（3）运动控制软件的代码通用性和可移植性较好；

　　（4）可以进行开发工作的工程人员较多，不需要太多培训工作，就可以进行开发。

　　缺点：

　　（1）采用板卡结构的运动控制器采用金手指连接，单边固定，在多数环境较差的工业现场（振动，粉尘，油污严重），不适宜长期工作。

　　（2）PC 资源浪费。由于PC 的捆绑方式销售，用户实际上仅使用少部分PC 资源，未使用的PC 资源不但造成闲置和浪费，还带来维护上的麻烦。

　　（3）整体可靠性难以保证，由于PC 的选择可以是工控机，也可以是商用机。系统集成后，可靠性差异很大。并不是由运动控制器能保证的。

　　（4）难以突出行业特点。不同行业、不同设备其控制面板均有不同的特色和个性。

　　嵌入式PC 的运动控制器能够克服以上缺点。这种产品会有较好的市场前景。由于SOM（system on module）和SOC（system on chip）技术的快速发展，嵌入式PC 运动控制器获得了良好的发展。嵌入式运动控制器产品可以很方便地将在PC 上开发的应用系统，不加任何改动就可以很方便地移植过来。这种嵌入式运动控制器既提高了整个系统的可靠性，有时系统更加简洁和高度集成化。

　　以专用芯片（ASIC）作为处理器的运动控制器，这类运动控制器结构比较简单，但这类运动控制器大多数只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。这类控制器对单轴的点位控制场合是基本满足要求的，但对于要求多轴协调运动和高速轨迹插补控制的设备，这类运动控制器不能满足要求。由于这类控制器不能提供连续插补功能，也没有前瞻功能（Look ahead），特别是对于大量的小线段连续运动的场合，如模具雕刻，不能使用这类控制器。另外，由于硬件资源的限制，这类控制器的圆弧插补算法通常都采用逐点比较法，这样一来圆弧插补的也不高。

　　随着工业现场网络总线技术的发展，基于网络的运动控制器获得了极大的发展，并已经开始应用于多轴同步控制中。越来越多的传统的以机械轴同步的系统开始采用网络运动控制器控制的电机轴控制，这样可以减少系统地维护和增加系统的柔性。

　　由于我国的特殊市场需求，一些其它的专用运动控制系统也会越来越多。例如图象伺服控制的专用运动控制器，力伺服的专用运动控制器等。根据用户的应用要求进行客制化的重构，设计出个性化的运动控制器将成为市场应用的一大方向。

　　一个典型的运动控制系统主要由运动部件、传动机构、执行机构、驱动器和运动控制器构成，整个系统的运动指令有运动控制器给出，因此运动控制器是整个运动控制系统的灵魂。用户必需使用通用运动控制器提供的标准功能进行二次开发，根据自己的应用系统的工艺条件，应用运动控制器的相关功能，开发出集成了自己的工特点和行业经验的应用系统。同时，用户还需要了解构成运动控制系统的其他部件，必须保证机械系统的完备，才能集成出高质量的运动控制系统。从我国的经济发展的情况来看，通用运动控制器的应用和市场仅仅是刚刚启动。使得运动控制器的应用工作受阻，售后技术支持难度加大。因此，快速培养一大批运动控制器的开发应用人才是加快新的技术革命和新的产业革命的关键。