運(yùn)動(dòng)控制為何要使用總線

工業(yè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制體系中，設(shè)備操控器與運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器之間的接口首要分兩大類：

PTO/模擬量接口

網(wǎng)絡(luò)通訊操控總線

近幾年，無論是看各大廠商發(fā)布的新產(chǎn)品，仍是看各主機(jī)廠和出產(chǎn)企業(yè)用戶的自動(dòng)化設(shè)備，選用操控總線技能的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品正在被越
來越多的運(yùn)用。

我從前一向以為這是運(yùn)動(dòng)控制功用不斷提高的原因，選用操控總線的方法完成運(yùn)動(dòng)控制能夠完成更高的運(yùn)動(dòng)控制功用。但我后來發(fā)現(xiàn)并
不是這樣的，因?yàn)?，事?shí)上許多十分的運(yùn)控設(shè)備，經(jīng)過全閉環(huán)的PTO或模擬量的操控，到達(dá)的運(yùn)控功用（精度和動(dòng)態(tài)功用）肯定碉堡總
線型運(yùn)控體系，比方多軸模擬實(shí)驗(yàn)渠道。從原理上也不難理解，總線技能畢竟是設(shè)備通訊技能，與單純的電脈沖信號(hào)構(gòu)成的電控回路比較，
經(jīng)過通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)操控回路，其操控速率和實(shí)時(shí)性必定是相對(duì)低的。這樣看來，設(shè)備其實(shí)是不會(huì)因?yàn)檫x用了總線操控就能夠到達(dá)更高
功用的。

那么，是什么原因，使得總線操控在設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制體系中越來越遍及了呢？這兒就簡(jiǎn)略聊聊一些個(gè)人見解。

咱們上星期從前談過在工業(yè)運(yùn)用中的運(yùn)動(dòng)控制的特色，高功用、高精尖并非工業(yè)出產(chǎn)的僅有方針，工業(yè)設(shè)備有必要一起考慮經(jīng)濟(jì)性、可
靠性以及夠用的功用。所以，個(gè)人覺得要討論這個(gè)操控總線的問題，就要從工業(yè)環(huán)境下運(yùn)動(dòng)控制體系的各個(gè)運(yùn)用環(huán)節(jié)來談，將兩種操控方法
做些比較。

架構(gòu)

選用PTO（或模擬量）操控運(yùn)動(dòng)軸，需求運(yùn)用硬接線將每個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)器與操控器相銜接。這種物理銜接的方法使得操控體系架構(gòu)布局只
能是以操控器為中心的星型結(jié)構(gòu)。

選用總線操控時(shí)，無論是操控器仍是軸驅(qū)動(dòng)器，每臺(tái)設(shè)備都是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊節(jié)點(diǎn)。其能夠運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是能夠十分靈敏的，比較
經(jīng)典的是下圖這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。

線纜

從上面的拓?fù)鋱D的比較，現(xiàn)已能看到從星型拓?fù)涞芥準(zhǔn)酵負(fù)湓陔娎|數(shù)量上的削減，但絕不僅僅這幾根電纜的作業(yè)，咱們需求從線纜運(yùn)用
的全體運(yùn)用體驗(yàn)去看。

幻想下，在PTO脈沖（或模擬量）操控時(shí)，從操控器到驅(qū)動(dòng)器的線纜中，除了運(yùn)動(dòng)（速度、方位或扭矩）給定（脈沖或模擬量）用的幾
芯線外，常常還需求有其他輔助操控信號(hào)線，如：方向、使能、復(fù)位、Ready等等。由此將會(huì)帶來的一些列相關(guān)的體系集成作業(yè)：體系原理
圖、操控器接線圖紙、驅(qū)動(dòng)器接線圖紙、預(yù)制線纜各芯界說、接線查線作業(yè)等等，一起，因?yàn)榫€路接線節(jié)點(diǎn)較多，其潛在可能的毛病點(diǎn)也會(huì)
許多，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性危險(xiǎn)也是比較大的。

而在運(yùn)用總線操控時(shí)，一切的操控信號(hào)都經(jīng)過通訊的方法在總線上傳輸?shù)?，無論運(yùn)用多少操控變量，驅(qū)動(dòng)器和操控器的銜接都運(yùn)用一致
的通訊電纜。現(xiàn)在各種總線協(xié)議都現(xiàn)已將其運(yùn)用的通訊電纜接口標(biāo)準(zhǔn)化了，因而使得上述的電纜集成作業(yè)量簡(jiǎn)直為零；并且因?yàn)榫€纜接線節(jié)
點(diǎn)較少，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性也就提高了。

信息化

方才說了，假如運(yùn)用PTO或模擬量的操控方法，在操控器和驅(qū)動(dòng)器之間的信號(hào)是經(jīng)過硬接線完成的，線芯的數(shù)量決議了能夠運(yùn)用的傳輸
信號(hào)量，這使得操控器能夠讀寫驅(qū)動(dòng)器的信息量遭到極大約束。

而假如運(yùn)用總線操控，操控器根本上能夠把驅(qū)動(dòng)器中的一切數(shù)據(jù)全部都讀取出來，也能夠隨時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的任何參數(shù)進(jìn)行裝備。在當(dāng)今
大談4.0、智能化、物聯(lián)網(wǎng)、iot的年代，其重要性就不必我多煩瑣了吧。

人機(jī)接口

在PTO脈沖（模擬量）的體系中，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器和操控器是物理線路銜接，所以在編程、調(diào)試和操作保護(hù)時(shí)，假如要讀寫設(shè)備參數(shù)，只能
將調(diào)試終端（電腦或手操器）連到各軸驅(qū)動(dòng)器。這就使得在項(xiàng)目施行時(shí)需求無數(shù)次插拔數(shù)據(jù)線、在各個(gè)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)表和操控器軟件界面之間
來回切換、在設(shè)備操控柜前跑來跑去......， 項(xiàng)目施行功率可想而知。

運(yùn)用總線操控的運(yùn)動(dòng)控制體系，因?yàn)樵O(shè)備之間是經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通訊銜接起來的，咱們能夠在設(shè)備的恣意一個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口接入體系，一次接入、
運(yùn)用一個(gè)軟件（無需在多個(gè)軟件之間來回切換），便能夠?qū)w系內(nèi)的任何一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行屢次繼續(xù)操作，無需重復(fù)接插，極大提高決議計(jì)劃
和施行的功率。

運(yùn)維、確診

上面的信息化和人機(jī)接口帶來一個(gè)很實(shí)用的運(yùn)用場(chǎng)景。

在PTO脈沖（模擬量）體系中，各個(gè)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息很少能被讀取到操控體系中。所以，讓咱們幻想下這樣的場(chǎng)景：

一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器毛病導(dǎo)致出產(chǎn)停機(jī)，在毛病確診的時(shí)分，需求花多少時(shí)刻在幾個(gè)盤柜、多臺(tái)設(shè)備中找到那臺(tái)毛病驅(qū)動(dòng)器、從其面板讀取毛病
代碼，然后還需求經(jīng)過查找手冊(cè)了解毛病代碼意義，假如需求進(jìn)一步排查驅(qū)動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)，依然得經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器上的按鍵去查閱或設(shè)定參
數(shù)。而假如，此刻還需求去排查多個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備，肯定是件十分蛋疼的作業(yè)。想想這開機(jī)率得遭到多大的影響。

當(dāng)運(yùn)用總線網(wǎng)絡(luò)將驅(qū)動(dòng)器和操控器連起來，那么驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的任何數(shù)據(jù)將都能夠被上位機(jī)讀取，咱們能夠從上位機(jī)獲取的報(bào)警中敏捷定位
毛病驅(qū)動(dòng)器的確診信息，并對(duì)其進(jìn)行快速深化的排查和操作，更重要的是，咱們將有才能對(duì)整臺(tái)設(shè)備的恣意一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)（包含
歷史數(shù)據(jù)）進(jìn)行剖析、比對(duì)和排查。這將極大提高設(shè)備確診功率，縮短設(shè)備停機(jī)時(shí)刻。

當(dāng)然，要完成這些智能化確診的功用，是需求別的做體系集成的；但假如沒有網(wǎng)絡(luò)，這根本沒戲。

設(shè)備布線長(zhǎng)

許多設(shè)備的電機(jī)安置是很渙散的，許多電機(jī)離操控柜的間隔很遠(yuǎn)，PTO脈沖和模擬量操控運(yùn)用的線纜是不答應(yīng)很長(zhǎng)的（一般也就幾米）
，在這種情況下，就只能將驅(qū)動(dòng)器和操控器近間隔會(huì)集安置，這樣電機(jī)電纜就會(huì)很長(zhǎng)，一起假如傳動(dòng)軸許多，盤柜體積必定不小。帶來的成
果不僅是盤柜和線纜的高本錢，幻想下那么多動(dòng)力電纜恰似許多無線電發(fā)射天線相同，會(huì)對(duì)設(shè)備形成極大的EMC噪聲損害。

選用網(wǎng)絡(luò)總線體系，驅(qū)動(dòng)器到操控器的間隔能夠答應(yīng)到幾百米，驅(qū)動(dòng)器能夠就近安置在離電機(jī)較近的方位，然后各個(gè)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過鏈?zhǔn)酵?br/>撲和操控器銜接在體系中。一方面節(jié)約線纜本錢，另一方面削減了不少動(dòng)力線纜攪擾源，提高設(shè)備EMC特性。

通訊總線在運(yùn)動(dòng)控制體系中的運(yùn)用場(chǎng)景可能還有許多，因?yàn)槠穆?lián)系，在這兒就不一一舉例了。但總的來說，總線技能在運(yùn)動(dòng)控制的
運(yùn)用往往都和提高運(yùn)動(dòng)控制功用沒太大聯(lián)系

在工業(yè)運(yùn)用場(chǎng)合的運(yùn)動(dòng)控制中，更多時(shí)分遇到的應(yīng)戰(zhàn)首要仍是體現(xiàn)在運(yùn)用的雜亂。這兒說的雜亂性，指的是很多的運(yùn)動(dòng)軸數(shù)、雜亂的設(shè)
備動(dòng)作（運(yùn)動(dòng)曲線）、以及各個(gè)部件的之間錯(cuò)綜雜亂的彼此運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。而在這種情況下，比較脈沖（或模擬量）的操控方法，選用總線技能
的體系運(yùn)用集成的施行進(jìn)程將被極大的簡(jiǎn)化，比方：安裝、布線、接線、編程、曲線規(guī)劃、裝備、調(diào)試等等。

我個(gè)人的觀念，假如是通用自動(dòng)化的運(yùn)用，運(yùn)動(dòng)軸數(shù)較多時(shí)，即便各軸都是獨(dú)立定位，仍是主張選用帶有總線接口的產(chǎn)品；而假如運(yùn)用
中有比較多的多軸協(xié)同動(dòng)作（如插補(bǔ)、凸輪等），那么就要選用帶有時(shí)鐘同步的運(yùn)控總線產(chǎn)品了。