什么是运动控制？与自动化PLC过程控制有何区别？

工业自动化从原理上可分为机械自动化(运动控制)与过程自动化(自动化过程控制)。

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什么是运动控制？



运动控制(MC)是自动化的一个分支，也可叫做电力拖动控制，其动力源大部分都基于电动机。

也就是说，运动控制其实是基于电动机，实现物体对于角位移、速度、转矩等物理量改变的控制。

运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制(GMC)。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。

运动控制其实是基于电动机的，这里的电动机指的是伺服电机；如果一套单机设备上只用了一台伺服电机，这种情况下是更注重于对电机的一个控制，如位置、速度、转矩的控制；这个例子，是想单台电机控制只是运动控制的一个环节。

而运动控制主要是针对产品，可以说是一个运动控制系统，系统整体包含机械(电动机只是机械中的零配件)、电气、软件等，是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预定的控制方案转变为期望的机械运动的控制。

运动控制系统多种多样，但从基本结构上看，一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由:上位机、运动控制器、功率驱动装置、电动机、执行机构和传感器反馈检测装置等部分组成。

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什么是自动化过程控制？



自动化过程控制其原理是利用plc控制器收集传感器反馈的数据，并分析处理这些数据后，调节优化及控制各种设备，以提高生产的效率。

其控制的对象一般是各类水泵、风机、电动阀门等。整个系统一般由plc控制柜、配电柜以及控制程序，各传类感器，组态软件，监控系统等组成。

过程自动化一般用于环保行业如污水、废气处理，节能行业，对工业生产中的各类负载设备进行智能调节以保证其运行于最佳状态，以达到节能的目的。主要用于传统工业自动化领域中，是一种大系统控制，控制对象比较多，如一条生产线。



▲某企业的自动化过程控制拓扑图

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自动化过程控制和运动控制是不同的



从关注点来说，自动化过程控制(这儿指伺服电机)首要关注的是控制单个电机的转距、速度、方位中的一个或多个参数到达给定值。而运动控制首要关注点在于和谐多个电机，完结指定的运动(组成轨道、组成速度)，比较着重轨道规划、速度规划、运动学转化;比方数控机床里面要和谐XYZ轴电机，完结插补动作。

自动化过程控制常常作为运动控制系统的一个环节(一般是电流环，作业在力矩方式下)，更着重于对电机的控制，一般包括方位控制、速度控制、转矩控制三个控制环，一般没有规划的才能(有部分驱动器有简单的方位和速度规划才能)。



▲运动控制系统图

· 运动控制器：常见的就是PLC

· 驱动器：工控人对驱动器应该再熟悉不过了

· 执行机构：伺服电机

· 减速机构：减速器

· 光栅：编码器的一种；(一般用于车床加工)

· 人机界面：大家熟悉的触摸屏。

运动控制系统其本质是控制电机，实现其对角位移，转矩，转速等物理量。一般针对某个产品，由机械、软件、电气等模块组成，如精密数控机械、机床、机器人、无人机、运动平台等等。运动控制主要针对某个产品的个体控制，它可以是某个系统内的某个设备。

简单来说，就是由运动控制器发出命令，给驱动机构进行功率放大，将放大后的信号传给执行机构(伺服电机)，伺服电机自带编码器，能够实现半闭环控制；伺服电机用传动机构控制机械，在机械装置上安装了光栅尺(也是编码器)，实现全闭环控制。操作人员在现场可通过人机界面去进行整个环节的调试操作。

运动控制起源于早期的伺服控制。简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。

早期的运动控制技术主要是伴随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展的。早期的运动控制器实际上是可以独立运行的专用的控制器，往往无需另外的处理器和操作系统支持，可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。

这类控制器可以成为独立运行的运动控制器。这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计，往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能，用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件，利用RS232或者DNC方式传输到控制器，控制器即可完成相关的动作。这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用，控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议，用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统。

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一个运动控制系统的根本架构组成包括



运动控制器：用以生成轨道点(希望输出)和闭合方位反应环。许多控制器也能够在内部闭合一个速度环。

运动控制器首要分为三类，分别是PC-Based、专用控制器、PLC。其中PC-Based运动控制器在电子、设备机床等行业被广泛使用；专用控制器的代表是风电、光伏、机器人、成型机械等等；PLC则在橡胶、汽车、冶金等行业备受喜爱。

驱动或放大器：用以将来自运动控制器的控制信号(一般是速度或扭矩信号)转化为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动能够自身闭合方位环和速度环，以获得更准确的控制。

执行器：如液压泵、气缸、线性执行机或电机，用以输出运动。

反应传感器：如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等，用以反应执行器的方位到方位控制器，以完成和方位控制环的闭合。

很多机械部件用以将执行器的运动方式转化为希望的运动方式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。

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如何选择运动控制器？



1、根据要开发设备的工作特点，确定伺服电机的类型；2、确定要控制的电机轴数和电机工作模式；3、确定位置检测、反馈模式，选择是否采用光电编码器或光栅尺或磁栅尺；4、确定输入输出开关量的数量；5、根据以上内容，选择合适的运动控制器。