连接：运动控制的接口选项

在任何电子运动控制系统的核心上，通信接口是在控制器，执行器和传感器之间交换信息的通信接口。几种通信和网络技术已成为行业“标准”，因为它们提供了特征，性能和成本的合适组合，以满足特定应用和市场段的需求。

鉴于在运动控制中出现的广泛应用程序，所有问题都没有单一的最佳解决方案。但是，使用标准化的接口和网络协议，系统设计人员具有许多可行的选择，用于选择系统组件。

增量或绝对测量：关键差异

增量编码器提供连续的信号脉冲流，每个时间每次编码器的轴通过定义的小角度旋转。（每次旋转（PPR）的脉冲数被称为编码器的分辨率）。这种类型的编码器非常适合于速度控制应用，因为控制器可以从脉冲之间的时间间隔快速且准确地确定转速。绝对位置（旋转角度）也可以确定，尽管这在控制器上放置了额外的负担，因为它必须保持它接收的脉冲的计数。许多增量编码器报告旋转方向，指示控制器是否递增或减少步数。

增量编码器和其控制器之间的连接必须直接（点对点），并且通常基于通过双绞线布线传输的差分信号。编码器中的输出驱动程序必须与控制器上的接口兼容：大多数增量编码器/控制器连接使用推挽（HTL）或RS422（TTL）输出驱动器。这些指定信号电压电平。

位置传感器，例如绝对编码器或倾斜传感器（倾斜传感器）通过发送数字字或“电报”，该数字单词或“电报”在特定的时刻报告测量位置。绝对传感器可以通过各种接线系统连接，包括点对点电缆（SSI，BIS，比特平行或模拟），共享访问总线设计（CAN，PROFIBUS）和大型工业以太网解决方案。本文的其余部分将处理绝对位置传感器的连接。

保持简单：点对点编码器连接

对于简单的控制系统，模拟接口(电压或电流)可以是经济有效的。它们使用点对点布线，对于小型网络(1到5个传感器)很容易实现。模拟装置在汽车、医疗设备和能源管理中很常见。这些系统通常使用电位器或其他简单的模拟装置。然而，更复杂的基于微控制器的数字传感器也可用。虽然这种数字和模拟的结合看起来不太可能，但它有实际的好处。数字编码器和倾斜是可用的和可伸缩的D / A转换器,可以编程,所以整个系统的电气输出范围(如0到5 V, 0到20 mA)可以设置为跨度预定范围的机械运动——从一小部分转向数以百计的革命。这可以在最重要的运动范围内提高精度和分辨率。

简单系统的模拟接口

位并行通信可以使用专用（通常是带式）电缆的短距离提供高速通信。然而，系统的分辨率受电缆中导体数量的限制。

串行同步接口（SSI）和双向串行同步（BISS）连接使用数字信号和接口直接连接到可编程逻辑控制器（PLC）或其他数字控制器。SSI连接提供良好的速度（时钟速率高达2MHz），高分辨率，灵活的布线和可靠的距离，高距距离高达几百米（更长的距离决定较低的波特率）。SSI协议提供基本错误检测（断线，短路和数据一致性）。BISS是SSI的先进版本，支持伺服电机，机器人和其他自动化系统的控制设备和传感器/执行器之间的实时通信。该接口还使控制器能够在从设备中设置操作参数。SSI和Biss Communications基于点对点RS-422连接，其可能达到多个设备，用于更有效的电缆布局。

IO-Link是一种低成本，易于实施的通信系统，旨在简化工厂地板上的简单传感器或执行器之间的连接，更复杂的多个接入网络，如现场总线或工业以太网。在IO-Link主网关的一侧上是单个传感器设备的多个点对点连接。另一侧具有用于植物广泛的共享网络的接口。

最终设备的IO-Link接口很简单，无需支持传感器/执行器级别的复杂通信协议。IO-Link支持各种数据类型，包括测量数据，设备配置说明和有关温度诸如操作条件参数的信息。

分支：运动控制现场总线

现场总线网络是为车辆，工作单元和工厂自动化系统开发的。应用范围从输送机和制造设施到移动设备，医疗设备，风力涡轮机和太阳能电池板。这些网络基于总线拓扑，具有共享公共接线骨干的多个设备。它们还支持诊断工具来帮助系统设置和故障排除。可以（控制器区域网络）和PROFIBUS（Process Field Bus）分别由Bosch和Siemens引入。最初由Allen-Bradley / Rockwell和常用于北美的DeviceNet接口，将CAN物理层与CIP（普通工业协议）更高级别的协议相结合。

现场总线系统经过精心验证和成本效益。总线拓扑大大简化了多个传感器和执行器的布线布局，尽管附加到每个总线的设备的数量受网络的电气特性限制。

扩大起来：工业以太网

工业以太网使用与世界各地安装的数百万商业和国内兰斯相同的核心技术。这意味着工业用户通常可以利用围绕以太网标准（IEEE 802.x）累积的巨大产品基础和经验。然而，工厂或轧机的条件通常比典型的办公环境更加骚扰。此外，工业应用程序通常需要控制实时运行，而无需在普通以太网网络中发生的数据传输延迟（延迟）。

由于这些原因，工业以太网系统在硬件和软件级别中包含了旨在提高稳健性和性能的特殊功能。示例包括PROFINET，EtherNet / IP和以太网PowerLink。

工业以太网允许比DeviceNet等现场总线技术更大更复杂的网络。它还具有垂直集成的可能性，在工厂网络（工业以太网）和企业网络（Office以太网）之间实现无缝接口。这可以是集成生产，库存控制和企业管理系统的有价值的功能。

工业以太网，无线通信

无线技术使得与移动机械（如自主导向车辆）或必须经常重新安置的设备进行通信。IEEE 802.11 Wi-Fi和蓝牙广泛使用用于短距离无线通信的标准。其他标准可用于更长的通信，但这可能需要更低的比特率。新兴的5G网络承诺高数据速率和低延迟。

无线通信可以不如电嘈杂环境中的有线连接不太可靠，并且可能不适用于时间相关的反馈信号。例如，在仓库机器人的情况下，例如，无线信号可用于发出高级指令（“从位置X检索材料A”））。然而，用于转向，速度控制和碰撞避免的传感器通常很硬到控制系统，以确保可靠的瞬时响应。

开放标准兼容性

没有一个供应商可以为复杂的自动化系统的每个部分提供最佳设备，而工业网络技术的领先供应商支持开发“开放”（供应商 - 中性）接口和网络标准。由于这些标准，运动控制设备的买家可以与不同供应商的标准认证组件混合在一起，期望一切都将在一起。重要的行业标准组织包括开放式设备供应商协会（ODVA），制定DeviceNet和以太网/ IP标准;这可以在自动化协会（CIA）中，CANopen协议的赞助商;和Profibus nutzerorganation（PNA），PROFIBUS和PROFINET接口的赞助商。

供应商中性标准对专业设备供应商很重要，其产品旨在支持各种基于标准的通信接口。

基于高分辨率和精确的磁力测量系统的绝对旋转编码器可提供工业以太网（以太网/ IP，PROFINET和PowerLink），DeviceNet，Profibus，Interbus，CANopen，SSI和Bit Parallate的接口提供。这些设备已由ODVA（以太网/ IP网络）通过PNA（PROFIBUS和PROFINET）和CIA（CANopen）认证。

基督徒摔倒了是总经理，Fraba Inc.由Mark T. Hoske，Content Manager编辑，控制工程，CFE媒体和技术那mhoske@cfemedia.com.。

关键词：用于编码器的以太网，编码器通信

考虑一下这一点

是你的运动使用最佳的工业通信控制应用程序？