运动控制器 vs. PLC｜听听业内玩家们怎么说

前段时间，我们的专栏收到了这样一条读者留言：

“现在 PLC 的运动控制功能越来越强了，圆弧插补、螺旋插补、电子凸轮都能轻松胜任了，那运动控制器和具备运动控制功能的 PLC 差别在哪里，运动控制器以后的优势又在哪里？”

有关这个问题，我们特意咨询了业内多位玩家的观点意见。本期，咱们就来听听 TA 们是怎么说的...

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其实很多年前刚入行的时候有被问过“伺服和变频器的区别”，这和“PLC 与运动控制器的区别”有异曲同工之妙。如果大家讨论这个是为了应付老师的考试，那全当我没说，如果是为了能了解一下这两种产品的有趣内涵，倒是一件不错的乐事。
PLC 可编程逻辑控制器和运动控制器都是根据产品的用途来命名的，但是 PLC 进入市场更早，运动控制器则是更早的使用了 Motion Control 的缩写 MC 来命名，显得更洋气。在硬件产品很贵的年代，由于 PLC 一般是非实时系统，而运动控制器必须使用实时系统来保证运动控制的有效性和动态性能，因此一般硬件开销比较大，也比较贵，在“贵的就是好的”思维惯性下，显得比 PLC 更加高端。
但是随时控制类产品的控制芯片的发展，运动控制器来兼容 PLC 等功能会相对比较容易，而且随着 CODESYS 等软件平台将 CNC、MC、PLC 的功能融合在一起，这种控制类产品硬件设计趋同，而区别主要体现在软件上的趋势，使得要区分带有运动控制的 PLC 与运动控制器的差别越来越难了，也越来越是纸面上的探讨了。而实际的用户体验已经非常的相似了，主要区别只体现在生态环境的开发程度上。一般 PLC 由于都是业界大佬所推，所以都相对比较封闭。而运动控制器很多都是阳春白雪的出身，因此都是小而美的设计，更需要与其他产品兼容。
未来对于 PLC 和运动控制市场，一定会有类似 PC 市场的变化，即软件和硬件分离的趋势。PLC 功能和运动控制功能只是软件包的不同选择，注重差异化的服务，集中了大大小小多样性的公司；而硬件平台的主要功能是提供高性价比和可靠性的产品，往往会被少数大企业所把持。因此，谈论 PLC 和运动控制器的差别，就会和 PC 平台里面讨论品牌机和兼容机一样，随着消费者的逐渐成熟而消失。未来也许会出现“鲁大师”一样的产品来评价您的 PLC 和运动控制器，我们还是抛开感性的认识，玩玩这些跑分软件就好。
曹海笑｜KEBA 中国

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运动控制器的分类还是有简易性和高性能之分，PLC 架构适合作简易应用，也就是精度要求不高、轴数有限的总线型或脉冲型应用；而高性能运动控制器则主要满足多轴和高精度、高实时响应以及复杂运动轨迹的应用需求。

未来的运动控制器，从性能上不但可以满足更高性能的运动控制要求，同时也能够处理图像和视觉信号，完成预测性维护和自适应控制等基于数据分析的高级应用，同时一些面向数字孪生应用需求的功能，也可以在高性能大容量的运动控制器中得以实现，满足从单机到对整个工艺的控制、管理和优化。另外，关于运动控制器和运动控制型 PLC，两者的区别主要在于定位的应用场景不同，相对来说各个厂家的运动控制器都比运动型 PLC 定位要高端些。运动控制器在设计之初，即定位用于伺服轴的控制，主要性能指标包括控制的轴数、扫描时间、总线类型、特定的伺服系列等等。而运动型 PLC 设计首先考虑的是和 PLC 相关的参数，包括 IO 扩展能力、通讯扩展能力，而后才会考虑如果要带轴是走脉冲还是总线，对应的伺服类型范围比较广。在功能上，的确目前运动型 PLC 在伺服的控制功能上，与运动控制器差距不大了。但是由于在设计之初的定位不同，因此控制芯片的选型和总线扫描时间的快慢上还是差距很大的。这个会导致两者性能和价格定位上的区别。所以配置方案的时候，用户一般会根据机器性能要求和可接受的价格来做选型，将几个因素做综合的考虑。另一方面，并非每个用户都追求极致的性价比，很多时候够用就行。一般还要考虑包括品牌的影响力、服务、自身机器行业定位...等等。这些因素都会导致选型配置上的差异。
当然，我们做这两者的比较，一般会限定在同一品牌上。因为同一品牌才会在设计的时候做产品系列定位的区分，面向不同的用户或者应用。而不同品牌间的比较就没多大意义，因为同样的功能可能大家都能实现，但是背后的软实力却是各有所长、见仁见智了。
乔锃｜施耐德电气

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随着微处理器，工业以太网以及物联网的迅速发展，传统运动控制器与具有运动控制能力的 PAC 自动化控制器之间在应用层面的性能表现已没有明显差异。虽然在某些需要极高同步性能的场景下，专用运动控制器仍有一席之地，但在广泛的工业伺服应用中，具备高速千兆网络和高性能处理器的 PAC 或 PC 已经能够胜任大部分用户的需求。此外，用户对于运动控制的需求已不仅仅局限于运动控制性能本身，易于使用的集成开发环境、伺服的预测性维护、内置机器学习、增强的网络安全、以及面向 IOT 的设计...等都是未来控制器的发展方向。比如罗克韦尔自动化的 CompactLogix 5480 控制器就是一款具备高扩展能力的，面向高性能伺服应用的边缘计算平台，能够帮助用户有效提升设备性能和生产效率。
梁琦｜罗克韦尔自动化

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当初运动控制器的产生就是为了解决 PLC 在运动控制上的不足，但随着技术的发展，能够同时完成 PLC 功能（即我们常说的逻辑控制）和运动控制的控制器也越来越多，PLC 和专用运动控制器之间的界限也变得越来越模糊。这方面，倍福的控制器其实一直都在秉持这个技术理念 —— 在基于 PC 的控制平台上，逻辑控制、运动控制和其它 HMI、视觉等应用都是整个控制平台的一部分，并无缝衔接。
蔡敏科｜倍福自动化

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运动控制型 PLC 其实本身就是运动控制器和 PLC 的集合，理论上可以代替一台单纯的 PLC 和一台单纯的运动控制器。并且由于二者物理上使用同一套 CPU 和内存，它们之间的指令和数据传输无须受限于任何硬件网络，这使得 PLC 对运动过程的干预更加灵活。甚至 PLC 可以每个周期，比如 1ms，向运动控制器发送目标位置；或者在目标动作执行的任何阶段进行逻辑干预或者触发 PLC 输出。运动控制型 PLC 加上 EtherCAT 网络和伺服驱动器，可以对超过 200 轴的大型系统进行复杂控制。早期的运动控制型 PLC 偏向于大型、高端应用，随着 CPU 和内存等硬件的性能提升和价格降低，现在的运动控制型 PLC 已经可以覆盖 10 轴以内的中小型应用。
但是对于轴数较少动作简单的应用，传统的运动控制器由于集成了多路脉冲、编码器接口，配合模拟量或者高速脉冲接口的伺服驱动器，即使再加上一个 PLC，整套系统也会非常经济。此外，如果运动控制器内集成一些特殊的工艺算法，这些算法直接输出到集成的 DO 或者 AO 点，其响应速度可能远远超过任何 PLC。
所以总的来说，运动控制型 PLC 和传统的运动控制器还是各有其适合的应用场景。

陈利君｜倍福自动化

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运动控制器本身是一个时代的产物，即：传统 PLC 无法处理 Motion 任务，就有专门采用 DSP/CPLD/FPGA 来开发了运动控制器来辅助 PLC 构成整个机器的控制。而今天主处理器的硬件能力，以及实时通信技术 ——  将电子齿轮、电子凸轮同步、插补算法…这些需要“低粒度”时间的问题解决了，加之 RTOS 的调度，以及在这上面所支持的丰富而灵活的开发工具（如：C/C++）则使得运动控制更为经济而灵活。而且，PLCopen 的 Part IV 的协同运动控制使得其完全可以基于 PLC 来实现，编程更为规范和标准。因此，基于 PC/PLC 的运动控制自然成为大势所趋。

但对于一些非常高要求的应用场景，如：电子半导体中的很多应用（比如像光刻机这类核心设备）以通用运动控制还是难以解决。这不仅是运动控制的问题，还有测量系统的问题，包括智能算法的问题，这些一般都是由非常专业的领域的人来完成的 ——  相当于过去运动控制器作为专用的处理器。因此像光刻、晶圆加工方面的一些运动控制都是由极其牛逼的专业公司在做，通用运动控制领域的自动化玩家不大介入的。
所以，需要全景的看待运动控制，包括软件能力（算法的效率）、测量系统的精度和信号处理能力、软硬件架构、时钟机制…等各个方面。
宋华振｜贝加莱工业自动化

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PLC 和运动控制器此前的区别主要在于应用场景不一样。PLC 主要是逻辑控制为主，轴控制为辅，按照应用侧重分为大、中、小型。小型 PLC 主要用于单机控制，中、大 型 PLC 则是以产线控制为主。运动控制器（如：安川电机的 MP3300）主要用来实现对运动轴的控制，例如：定位、同步、凸轮…，同时也具备一定的逻辑处理能力，但如果设备运行的工艺流程和逻辑比较复杂，还是需要使用专门 PLC 的。
刘晓楠｜安川电机

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一般来说，PLC 加运动控制器的双 CPU 控制的优势主要还是在于自动化应用的分散控制，各司其职，PLC 主要用于逻辑和网络等控制，运动控制器则更加专精于运动控制方面。
如果对于运动控制应用要求不高的话，用户的确可以从总体成本的角度去考虑使用带有运动控制功能的 PLC 作为自动化设备的统一的系统控制平台。但总的来说，PLC 的运动控制功能还是有一定的局限性的，在某些有着比较高的运动控制性能要求的自动化应用，单独的运动控制器还是十分有必要的。

三菱电机自动化（中国）

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上述内容属访谈嘉宾本人观点，如有雷同，纯属巧合
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