运动控制与国际象棋相似，它需要几分钟来学习规则（允许创建非常基本的索引系统），但需要几年才能掌握执行高级运动控制的能力。本文将回顾目前市场上不同类型的运动控制器，以及每种选择的优缺点。
Jeramé Chamberlain•制造工程师经理| Nippon Pulse America Inc.
任何运动控制器的主要工作是命令机电调整组件的运动，包括任何电动机和其他机械部件，例如致动器。无论是控制的简单点对点定位应用程序还是用于多轴插值移动，选择右运动控制器都可以对最终产品具有持久影响。计算电源不足或无法满足机器运动控制需求的控制器的控制器可能会降低该机器的性能和能力。另一方面，过于强大或强大的控制器可以增加不必要的系统成本。
选择一个运动控制器可能有它的挑战，因为它们的复杂性和能力范围很广——从非常简单的索引系统到成熟的运动控制系统。
索引系统提供简单的控制
索引系统是一种用于简单位置或速度控制的控制器类别，如果有的话，如果有的话。索引系统大多数情况下没有（或非常有限）加速度控制，这限制了可以采用的设定速度和加速类型的数量。索引器的关键特征是它们非常便宜，因为它们通常由具有限制数量代码的微处理器组成。由于开源软件的可用性，这些简单的系统在业余爱好者和制造商市场中变得非常受欢迎，这使得一个简单的索引项目。
然而，使用索引系统的一个缺点是，虽然通过在微处理器上切换输出来生成速度和方向命令很简单，但更复杂的运动轮廓需要更多的时间和经验来掌握。这是因为索引系统并不真正打算作为完整的运动控制器。
索引系统通常用于带有集成控制器和驱动器的电机，有时称为智能电机。索引器也非常常见于单轴电机驱动器和一些集成电路（IC）驱动器中。
运动控制系统提供多种功能
在控制器谱的另一端是成熟的运动控制系统。这些控制器可以在高速运行电机，并允许多种方式来调整速度。它们利用输入和输出来监测基本安全因素，如紧急停车、抑制、旅行限制结束、归家和各种其他特征。输入和输出也允许简单的机器控制逻辑和先进的功能，如多轴控制，运动协调，预缓冲运动，速度变化，位置偏移，和主机的其他先进功能。
完全成熟的运动控制器可以集中在两大类 - 由划痕或婴儿床单位设计。
设计的划痕运动控制单元
从头开始设计的运动控制器是原始设备制造商(oem)最受欢迎的选择，他们通常会大量制造控制器。这些控制是由离散组件和定制的印刷电路板(PCB)构建的。构建自己的系统允许原始设备制造商仅使用设备使用的特定功能定制他们的控制器，这将降低组件数量(最终，最终，成本)，只使用特定应用所需的组件。
所使用的主要组件或集成电路分为两大类:
- 专用集成电路（ASIC）设备设计用于控制电机，处理外形生成、多轴协调和许多高级功能中涉及的密集计算，以及处理其操作中涉及的安全设备。
- 通用可编程设备（包括CPU、微处理器和FPGA）不仅用于控制电机，还可以为此用途进行编程。这些设备还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。
这两个选项的组件成本非常相似。然而，ASIC器件被认为是更安全的设计选择，因为电机控制的设计和算法是时间测试的。由于ASIC设备使用的算法完全被编码到半导体器件本身并不使用单独的程序中，因此该算法可以比通用编程设备更快地运行。此外，黑客还没有办法在以后调整算法，因为它是无法使用编程更改的硬连线设备。
另一方面，通用可编程设备更为灵活，因为它们可以编程来做的不仅仅是外形生成。一些通用设备甚至提供“代码块”作为基本运动索引器，提供有限的运动控制能力。开发人员必须调整这些代码块，以添加每个应用程序所需的高级功能。由于这些是编程设备，黑客有可能访问和重新编程，因此通常认为它们不安全。通用设备运行速度较慢，并且容易受到其他进程的中断，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，这也需要有经验的程序员和电子工程师。通用设备需要一名在设置和设计被编程设备方面经验丰富的程序员。此外，先进的运动控制需要专业的工程经验。即使有一个完整的工程团队，从头开始设计运动控制器也可能非常缓慢。ASIC运动控制设备将使设计工程团队更快地进入市场，因为运动算法已经过全面测试并准备运行。
由于通用设备性能由始终寻求更快的性能的市场驱动，因此它们通常提供比ASIC运动控制设备更短的生命周期。无论哪种方式，ASIC或通用设备的生物结束需要完全重新设计。
现成的现成运动控制单元
现成的或商用现货(COTS)单元是已经经过了上面描述的从头开始的设计过程的系统，并且完成的包作为一个完成的单元出售。此外，固件和电路设计是完全审查和准备使用。
这些系统通常作为一个独立的盒子，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设备间应用，它们被机器设计人员和小型oem广泛使用。
独立运动控制器的主要优点包括：
- 易于编程的控制器通常支持以下一个或多个行业标准：G代码、梯形图逻辑、LabView集成（一种基本风格的人类可读编程）以及其他易于理解的代码，甚至使用按钮和HMI显示器直接编程。
- 通常可使用一个或多个标准通信接口，如CAN总线、EtherCAT、以太网、Powerlink、PROFIBUS、RS-485、SERCOS和USB。
- 无需主设备（如PC）即可存储和执行独立程序的能力。或者，独立程序可以集成到更大的系统中，允许主设备通过如上所述的接口发送命令。
- 现成装置的设计考虑到应用程序或市场，并且可能包含标准连接、I/O和轴控制，这些都是为其设计的市场所共有的。
现成设备的缺点:
- 单位具有设定的功能，不易适应。这使得它们难以在其设计的市场之外使用，或者继续使用超出原始控制系统范围的技术进步。
- 更灵活的全功能软件包非常昂贵，限制了它们在更大容量应用中的吸引力。此外，并非每个应用程序都需要该设备的所有标准功能，这意味着OEM可能会为该应用程序永远不会使用的功能支付额外费用。
原始设备制造商从头开始开发运动控制器设计的过程可能会很漫长和缓慢，我们已经看到越来越多的原始设备制造商使用现成的运动控制器来验证设计，因为它们易于编程、启动和运行。然而，一旦设备已经围绕一个现成的运动控制器设计，系统必须继续使用现成的系统，即使它的成本更高，或者完全重新设计成一个定制的，从零开始的系统。
目前还没有一款产品能够弥补从头开始设计和COTS运动控制器之间的差距。当我们审视市场时，我们需要一个成熟的运动控制器，该控制器易于使用，设计经过验证，价格合理，适用于更大容量的应用。即使作为从现成产品到从头开始设计的桥梁，中间产品也可以提供一条快速的途径，以更短的设计周期实现定制控制。
以下个人为本文贡献：Sacha Marcroft，Motion Group V.P.西部Automation Inc.和地区经理;Futura Automation LLC总裁Brian McMorris;和Kevin McNicholas，V.P.盟友动态技术公司的销售
在地平线上：运动控制器将的桥梁
这个日本脉冲指挥官运动控制器核心(基于先进的pcl6000系列ASIC)将很快发布到市场。Nippon Pulse是世界上最大的ASIC运动控制器制造商，在全球销售超过660万ASIC运动控制器。
日本脉冲美国公司不久将推出一种功能强大、灵活的新型运动控制器，以填补运动市场的空白。这种安全、易于使用的混合集成电路被称为指挥官核心，并围绕Nippon Pulse PCL6045BL ASIC构建，以将COTS设计的优点与从头设计ASIC和FPGA控制器的可定制性相结合。Commander将作为一种现成的运动控制器出售，无需从其他供应商采购组件，也不需要依赖其他组件的寿命(以及在这些寿命通常需要的领域中对产品的巨大修改)。
对于OEM，指挥官核心将作为具有成本效益的工具，以便在最小的设计时间和支持下延长到更高批量生产的工具。它将减少从划痕运动控制器段的开发时间，因为可以使用Commander开发套件快速证明系统，包括开发板和核心模块。然后，OEM可以将核心本身纳入最终的定制PCB设计。
运动控制器将适用于3D打印设备•实验室自动化•纺织机械•印刷机•游戏机•医疗成像机械•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。
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