运动控制与国际象棋类似，学习规则需要几分钟(允许创建非常基本的索引系统)，但掌握高级运动控制的能力需要几年时间。本文将回顾目前市场上不同类型的运动控制器，以及每种选择的利弊。
JeraméChamberlain•制造工程师经理|Nippon Pulse American Inc.
任何运动控制器的主要工作是控制机械电子组件的运动，包括任何电机和其他机械部件，如驱动器。无论是简单的点对点定位应用还是多轴插补运动，选择正确的运动控制器都可以对最终产品产生持久的影响。如果控制器的计算能力或能力不足，无法满足机器的运动控制需求，则会降低机器的性能和能力。另一方面，过于强大或健壮的控制器会增加不必要的系统成本。
选择运动控制器可能具有其挑战，因为它们的复杂性和能力范围 - 从非常简单的索引系统到全面的运动控制系统。
索引系统提供简单的控制
分度系统是一类控制器，用于简单的位置或速度控制，几乎没有其他特征。索引系统大多数没有(或非常有限)加速度控制，这限制了设置速度的数量和可以使用的加速度类型。索引器的主要特点是非常便宜，因为它们通常由一个微处理器和有限数量的代码组成。由于开源软件的可用性，这些简单的系统在业余爱好和制造商市场中变得非常流行，这使得为项目编制索引变得容易。
然而，使用索引系统的一个缺点是，通过在微处理器上切换输出来产生速度和方向命令的速度和方向命令很简单，需要更多复杂的运动配置文件来掌握时间和体验。这是因为索引系统并不真正用作完整的运动控制器。
分度系统通常用于集成控制器和驱动器的电机，有时称为智能电机。分度器在单轴电机驱动器和一些集成电路(IC)驱动器中也很常见。
运动控制系统提供多种功能
在控制器频谱的另一端是全落实的运动控制系统。这些控制器可以高速操作电机，并允许多种方式调整速度。他们采用投入和产出来监控紧急停止，禁止，旅行限制，归巢和各种其他功能等基本安全因素。输入和输出还允许简单的机器控制逻辑和高级功能，如多轴控制，运动的协调，预缓冲运动，速度变化，位置偏移和其他高级功能的主机。
成熟的运动控制器可以分为两大类:从零开始设计的或COTS单元。
从零开始设计了运动控制单元
由划痕设计的运动控制器是通常为大量构建控制器的原始设备制造商（OEM）最受欢迎的选择。这些控件由离散组件和定制印刷电路板（PCB）构建。构建自己的系统允许OEM仅使用其设备使用的特定功能来定制其控制器，该设备仅使用特定应用程序所需的内容驱动组件计数（并且最终，最终，成本）。
使用的主要组件或IC有两种基本类别：
- 专用ic (asic)设备被设计用于控制电机，处理涉及型材生成、多轴协调和许多先进功能的密集计算，以及处理其运行中的安全装置。
- 通用的可编程设备(包括cpu、微处理器和fpga)不仅用于控制电机，还可以为此进行编程。这些设备也可用于执行与人机界面设备的操作和最终设备的其他功能相关的其他任务。
这两种选择的组件成本非常相似。然而，ASIC设备被认为是一个更安全的设计选择，因为电机控制的设计和算法是经过时间考验的。由于ASIC设备使用的算法完全编码到半导体设备本身，而不使用单独的程序，算法可以运行得比通用编程设备快得多。此外，黑客也没有办法在以后调整算法，因为它是一个无法通过编程改变的硬连线设备。
另一方面，通用可编程设备由于它们可以被编程到仅仅是简介的生成而更加灵活。一些通用设备甚至提供“代码块”作为基本运动索引器，可提供有限的运动控制能力。这些代码块必须由开发人员调整，以添加每个应用程序所需的高级功能。由于这些是编程的设备，因此可以通过黑客访问和重新编程，因此它们通常不被认为是安全的。通用设备运行较慢，并且容易出现来自其他进程的中断，这不是ASIC设备的问题。
ASIC和通用设备都需要支持固件和电路设计，也需要经验丰富的程序员和电子工程师。通用设备需要在设置和设计正在编程的设备时经历的程序员。此外，先进的运动控制需要专门的工程体验。即使使用完整的工程团队，设计源于划痕运动控制器也可能很慢。ASIC运动控制设备将让设计工程团队更快地上市，因为运动算法已经完全测试并准备运行。
由于通用设备的性能是由追求更快性能的市场驱动的，它们通常提供比ASIC运动控制设备更短的生命周期。无论哪种方式，ASIC或通用设备的寿命结束都需要完全重新设计。
现成的运动控制装置
现成或商业的现成（COTS）单位是已经经过上述设计的系统，并且完成的包装作为成品单位出售。此外，固件和电路设计完全审核并准备使用。
这些系统通常作为独立盒子，PLC或PC板级设计出售。这些类型的运动控制器的最大市场是InterDevice应用程序，它们被机器设计师和较小的OEM广泛使用。
独立运动控制器的主要优势包括:
- 易于编程的控制器通常支持以下一个或多个行业标准:G-code，梯形逻辑，LabView集成(一种basic风格的人类可读的编程形式)，以及其他易于理解的代码，甚至使用按钮和HMI显示直接编程。
- 通常带有一个或多个标准通信接口，如CAN总线、EtherCAT、Ethernet、Powerlink、PROFIBUS、RS-485、SERCOS和USB。
- 在不需要主设备(如PC)的情况下存储和执行独立程序的能力。或者，独立的程序可以集成到更大的系统中，允许主设备通过上面描述的接口发送命令。
- 现成的单元在设计时考虑到应用程序或市场，并可能包含标准连接、I/O和轴控制，这些都是为它们设计的市场所共有的。
现成单位的缺点：
- 单元有一定数量的特征，不容易适应。这使得它们很难在其设计的市场之外使用，或者随着技术的进步，在原有控制系统的范围之外继续使用。
- 更灵活的全功能包非常昂贵，这限制了它们在大容量应用程序中使用的吸引力。此外，并不是所有标准的功能都是每个应用程序必须的，这意味着oem可能会为应用程序永远不会使用的功能支付额外的费用。
OEM从划痕开发运动控制器设计的路径可能是漫长而缓慢的，我们已经看到了OEM制造商的数量，使用现成的运动控制器证明了设计，因为它们易于编程和起床和跑步。但是，一旦设备围绕现成的运动控制器设计，系统必须继续使用现成的系统，即使其成本更高，也必须完全重新设计到自定义，从划痕系统。
目前还没有一款产品能够弥补从零开始设计的运动控制器和COTS运动控制器之间的差距。当我们着眼于市场时，我们需要一种成熟的运动控制器，这种控制器易于使用，设计可靠，价格合理，适合大批量应用。即使作为从现成产品到从零开始设计的桥梁，中间产品也能以更短的设计周期为定制控制提供快速途径。
本文作者包括:Sacha Marcroft, Motion Group副总裁兼Western Automation Inc.区域经理;Brian McMorris, Futura Automation LLC的总裁;以及Allied Motion Technologies Inc.销售副总裁凯文·麦克尼古拉斯(Kevin McNicholas)。
在地平线上：运动控制器将要弥漫差距
此Nippon Pulse Commander Motion-Controller核心（基于先进的PCL6000系列ASIC）将很快将发布到市场上。Nippon Pulse是世界上销售的超过660万款ASIC运动控制器，是世界上最大的ASIC运动控制器制造商。
Nippon Pulse America将很快推出一类新的强大和灵活的运动控制器，以弥合运动市场的差距。安全，易于使用的混合IC被称为指挥官核心，并由Nippon Pulse PCL6045BL ASIC构建，以将COTS设计的好处与设计 - 从划痕ASIC和FPGA控制器的可定制性结合起来。指挥官将被出售为现成的运动控制器，无需从其他供应商提供源组件，也将免于其他组件的寿命（以及该寿命通常需要的巨额产品的巨大修订）。
对于原始设备制造商来说，Commander核心是一种成本效益高的工具，可以在最短的设计时间和支持下实现大批量生产。它将减少从零开始的运动控制器部分的开发时间，因为系统可以通过指挥官开发工具包(Commander development Kit)快速验证，其中包括一个开发板和核心模块。然后，OEM可以将核心本身集成到他们最终定制的PCB设计中。
运动控制器将适用于3D打印设备、实验室自动化设备、纺织机、印刷机、游戏机、医疗成像设备、小型机器人、数控铣床、焊接设备、半导体制造设备和自动售货机。
了下:运动控制提示
