運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)這幾年發(fā)展迅速，從以單晶片或微處理器作為核心的運(yùn)動(dòng)控制器和以專用晶片（ASIC）作為核心處理器的運(yùn)動(dòng)控制器，發(fā)展到了基於PC匯流排的以DSP和FPGA作為核心處理器的開放式運(yùn)動(dòng)控制器。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)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)。
基於網(wǎng)路的開放式結(jié)構(gòu)和嵌入式結(jié)構(gòu)的通用運(yùn)動(dòng)控制器，逐步成為自動(dòng)化控制領(lǐng)域裏的主導(dǎo)產(chǎn)品之一。高速、高精度始終是運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)追求的目標(biāo)。充分利用DSP的計(jì)算能力，進(jìn)行複雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速即時(shí)多軸插補(bǔ)、誤差補(bǔ)償和更複雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算，使得運(yùn)動(dòng)控制精度更高、速度更快、運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)；充分利用DSP和FPGA技術(shù)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加開放，根據(jù)用戶的應(yīng)用要求進(jìn)行客制化的重組，設(shè)計(jì)出個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)控制器將成為市場(chǎng)應(yīng)用的兩大方向。
運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展現(xiàn)狀
運(yùn)動(dòng)控制起源於早期的伺服控制(Servomechanism)。簡(jiǎn)單地說，運(yùn)動(dòng)控制就是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行即時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。早期的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)主要是伴隨著數(shù)控（CNC）技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)（Robotics）和工廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。早期的運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)際上是可以獨(dú)立運(yùn)行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和作業(yè)系統(tǒng)支援，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。
這類控制器主要針對(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)了相關(guān)的功能，用戶只需要按照其協(xié)議要求編寫應(yīng)用加工代碼檔，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。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於控制器的加工代碼協(xié)定，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。
市場(chǎng)洞開 運(yùn)動(dòng)控制更上層樓
由國家組織的開放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究始於1987年，美國空軍在美國政府資助下發(fā)表了著的“NGC（下一代控制器）研究計(jì)畫”，該計(jì)畫首先提出了開放體系結(jié)構(gòu)控制器的概念，這個(gè)計(jì)畫的重要內(nèi)容之一便是提出了“開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(OSACA)”。自1996年開始，美國幾個(gè)大型科研機(jī)構(gòu)對(duì)NGC計(jì)畫分別發(fā)表了相應(yīng)的研究?jī)?nèi)容，如在美國海軍支持下，美國國際標(biāo)準(zhǔn)研究院提出了“EMC（增強(qiáng)型機(jī)床控制器）”；由美國通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司提出和研製了“OMAC（開放式、模組化體系結(jié)構(gòu)控制器）”，其目的是用更開放、更加模組化的控制結(jié)構(gòu)使製造系統(tǒng)更加具有柔性、更加敏捷。該計(jì)畫啟動(dòng)後不久便公佈了一個(gè)名為“OMACAPT”的規(guī)範(fàn)，並促成了一系列相關(guān)研究專案的運(yùn)行。
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，在20世紀(jì)，先進(jìn)國家如美國進(jìn)入快速發(fā)展階段，在強(qiáng)勁市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。近年來，隨著通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，通用運(yùn)動(dòng)控制器作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)自動(dòng)化控制類產(chǎn)品，已經(jīng)被越來越多的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域接受，市場(chǎng)規(guī)模也越來越大。
通用用動(dòng)控制三大類
目前，通用運(yùn)動(dòng)控制器從結(jié)構(gòu)上主要分為如下三大類：首先是基於電腦標(biāo)準(zhǔn)匯流排的運(yùn)動(dòng)控制器，它是把具有開放體系結(jié)構(gòu)，獨(dú)立於電腦的運(yùn)動(dòng)控制器與電腦相結(jié)合構(gòu)成。這種運(yùn)動(dòng)控制器大都採用DSP或微機(jī)晶片作為CPU，可完成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速即時(shí)插補(bǔ)、伺服濾波控制和伺服驅(qū)動(dòng)、外部I／O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用介面功能，它開放的函數(shù)庫可供用戶根據(jù)不同的需求，在DOS或WINDOWS等平臺(tái)下自行開發(fā)應(yīng)用軟體，組成各種控制系統(tǒng)，目前這種運(yùn)動(dòng)控制器是市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。
其次是Soft型開放式運(yùn)動(dòng)控制器，它提供給用戶最大的靈活性，它的運(yùn)動(dòng)控制軟體全部裝在電腦中，而硬體部分僅是電腦與伺服驅(qū)動(dòng)和外部I／O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用介面。就像電腦中可以安裝各種品牌的音效卡、CDROM和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程式一樣。用戶可以在WINDOWS平臺(tái)和其他作業(yè)系統(tǒng)的支援下，利用開放的運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核，開發(fā)所需的控制功能，構(gòu)成各種類型的高性能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，從而提供給用戶更多的選擇和靈活性，Soft型開放式運(yùn)動(dòng)控制的特點(diǎn)是開發(fā)、製造成本相對(duì)較低，能夠給予系統(tǒng)集成商和開發(fā)商更加個(gè)性化的開發(fā)平臺(tái)。
第三種則是嵌入式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器，這種運(yùn)動(dòng)控制器是把電腦嵌入到運(yùn)動(dòng)控制器中的一種產(chǎn)品，它能夠獨(dú)立運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)控制器與電腦之間的通信依然是靠電腦匯流排，實(shí)質(zhì)上是基於匯流排結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器的一種變種。對(duì)於標(biāo)準(zhǔn)匯流排的電腦模組，這種產(chǎn)品採用了更加可靠的匯流排連接方式，更加適合工業(yè)應(yīng)用。在使用中，採用如工業(yè)乙太網(wǎng)路、RS-485、SERCOS、PROFIBUS等現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)路通信介面聯(lián)接上級(jí)計(jì)算機(jī)或控制面板。嵌入式的運(yùn)動(dòng)控制器也可配置軟碟和硬碟驅(qū)動(dòng)器，甚至可以通過Internet進(jìn)行遠(yuǎn)端診斷，但從整體來說這些系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)，不是獨(dú)立的開放式運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品，就全球市場(chǎng)來看，目前中國大陸是世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的國家，市場(chǎng)上新設(shè)備的控制需求、傳統(tǒng)設(shè)備技術(shù)升級(jí)、換代對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的市場(chǎng)需求越來越大，另外由於市場(chǎng)日益競(jìng)爭(zhēng)的壓力，系統(tǒng)整合商和設(shè)備製造商要求運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)向開放式方向發(fā)展。
除了硬體技術(shù)外，軟體也是運(yùn)動(dòng)控制廠商積極投入的部份，運(yùn)動(dòng)控制其實(shí)是一種整合，一種機(jī)械與電機(jī)、控制器與驅(qū)動(dòng)程式、機(jī)臺(tái)與軟體之間整合，如何讓傳統(tǒng)PLC的使用者更方便快速的接受新一代控制器的概念，並且降低進(jìn)入門檻，將會(huì)是運(yùn)動(dòng)控制廠商必須正視的問題。
