运动系统的扩展控制
R减少布线是在运动系统中分配控制的主要原因，同时也大大降低了相关的安装成本和点对点连接的复杂性。这一观点在正文中进行了讨论。当“分布式”控制系统与“集中式”控制系统在运动应用程序中被证明是合理的时，其他用户利益(以及问题)就会出现。
除了汇款方面的好处，葆德英国有限公司(英国布里斯托尔)是葆德公司的子公司保德电气公司(Fort Smith, Ark.)，列出了分布式运动控制的其他几个关键优势。分布式系统提供:
更高的可靠性;
更少的硬件成本(因为主控制器不需要模拟输出或编码器输入每个轴);
一个操作界面，通过软件配置所有连接到网络的驱动器;
基于软件的性能/配置方法，简化了创建自定义应用程序的任务;和
用于连接到更高级别信息网络的复杂接口。
这些功能和特性是葆德Mint Drive产品线的一部分。www.baldor.com。
台达电脑系统有限公司．(Vancouver, Wa.)是一家运动控制器制造商，他同样指出了分布式工业系统日益流行的几个原因。采用分布式控制体系结构，“当决策和控制输入接近正在进行的工作时，可以产生最高的系统生产力，并且控制器被设计为响应上游控制器的‘高级’指令执行复杂的操作。”
由于需要快速处理和共享数据，系统接口成为一个重要的考虑因素。台达电脑建议用户选择一个接口标准，其中互连“最匹配的速率和类型的数据传递。“这里的主要权衡是确定性和通信吞吐量之间的关系。台达电脑在几个可用的系统接口标准中提到了以太网和Profibus。一位公司发言人说:“例如，以太网已经变得非常流行，因为它提供了高通信吞吐量，允许系统模块通过一次操作来通信数据块。”
让系统模块彼此“交谈”是另一回事。通过总线传输的消息必须以接收设备可读的语言格式化。然而，许多工业控制制造商使用他们自己的专有语言，这阻碍了开放系统设计的发展。不过，在解决通讯问题方面正在取得进展。一些供应商提供的一种缓解方式是使设备具有多语言功能。例如，台达电脑表示，其RMC运动控制器可以通过以太网使用罗克韦尔自动化/艾伦-布拉德利PLC/SLC/ControlLogix、施耐德电气/Modicon Quantum、西门子Simatic、欧姆龙Sysmac和Automationdirect.com DirectLogic控制器使用的方言进行通信。www.deltacompsys.com。
今天和明天
今天的分布式运动控制系统与未来十年的情况相差甚远。通用运动控制公司(General Motion Control)的产品经理杰弗里?法里斯(Jeffrey A. Faris)表示，有些部件是可用的，但并非所有的可能性都已到位罗克韦尔自动化(Mequon、威斯康星州)。
法里斯说:“将运动控制系统和它们在工厂自动化系统中控制的信息集成在一起，将使这项技术更有用、更简单、更强大、体积更小。”这种整合的一部分将是“进一步改进物理机械”，允许更少、更小的硬件部件，以及执行器和变速器的新外形。他说:“机器似乎会吸收执行器。”他举了一个例子，将直线电机及其驱动器完美地整合到机器结构中。
同时，罗克韦尔自动化的远景是使分布式运动控制更简单。如今，将复杂的机器系统和过程分解成更小的部分，将其转化为具有成本效益的子系统的能力正在进行中(稍后会看到更多)。这通常在离散生产线中比在连续生产线中更容易实现。法里斯说，我们的想法是在最有意义的地方部署分布式控制架构。“虽然计算能力的提高有所帮助，但并非所有的软件元素都已到位。”
在一个软件被认为可以做任何事情的时代，这有点令人惊讶。法里斯的意思是软件基础设施或软件“服务层”没有到位，而不是软件应用工具没有到位。
共享信息
法里斯认为，控制系统目前严重偏重于集中式方法。他解释说，对许多客户来说，集中控制更容易处理。一个完全分布式的控制系统，连同它的编程要求，可能会变得非常复杂。系统必须能够定义所有共享信息需求和处理这些需求的方法。这包括获取客户对生产和文件的所有方面的需求。他补充说:“在实施一个大型分布式控制系统时，几乎涉及到无数的任务。”
目前很少有应用适合分布式运动控制。法里斯估计，“真正的”分布式系统还需要两到五年的时间。然而，他注意到各种“混合”实现正在使用中。在这里，较小的、可管理的控制子系统可以以混合方式分布在一个更大的整体集中式系统中。
对象简化
为了保持移动，罗克韦尔自动化正在追求对象类型的架构，用于分布运动控制。通过创建对象，用户的大量任务可以变得整洁，并且不那么复杂。此外，通过微处理器以最佳方式执行给定对象，可以更有效地使用计算能力。另一个有助于实现分布式控制的因素是编写高效的代码，在较低的层次上表达任务。
法里斯总结说:“总的来说，运动控制方面的变化，无论是物理的还是电子的，都将使用户能够更快地将技术应用到机器上，并将更多的时间花在工艺改进上。”
罗克韦尔自动化的Logix系列控制器是实现分布式系统的关键。使用多任务、先发制人的操作系统以及支持顺序、运动控制和驱动器编程和配置的通用软件包，可用于分布式控制应用程序。在Logix架构中采用的几种技术减少了实时多轴运动任务对通信网络的要求，以及运行进程的微控制器的物理分离。这些包括:
分布式控制阵列中的所有设备都遵从一个统一的对象，该对象定义了设备的属性、归属和信息层。
生产者-消费者概念有助于最小化开销和流量。
运动任务在应用程序中作为直接的内联命令起作用。这些运动对象消除了网络延迟，避免了对复杂同步逻辑的需要。
与系统元素“对话”
系统元素之间有效、实用的通信是分布式运动控制成功的关键。已经应用了几种总线和网络方法，但其中很少有考虑到运动控制的方法。SERCOS(串行实时通信系统)起源于数字运动系统，是一种经常与运动控制相关的网络方法。它也是一个国际标准(IEC 61491)。
虽然Firewire (IEEE 1394)是为计算机和消费电子产品开发的，但它是最近在运动控制社区引起轰动的另一个网络接口。它的高速数据传输能力(高达400mbit /s)是主要的吸引力。
Firewire和SERCOS都有支持者。
奈奎斯特工业控制公司(埃因霍温，荷兰)证实，直到最近，由于通信方法的选择很少，分布式运动控制一直受到阻碍。该公司说:“也许最重要的障碍是无法获得高速且经济高效的通信。”Nyquist采用火线作为其基于pc的运动控制产品的通信总线。火线将加速机器行业对分布式控制的接受。“www.nyquist.com。
Kollmorgen /塞德尔丹纳赫公司(Danaher Corp.， d
奈奎斯特说，这种架构优化了PC技术的使用，同时大大减少了机器布线。集成运动控制解决方案的初始目标将是欧洲OEM客户。www.kollmorgen-seidel.de。
Beckhoff自动化(明尼阿波利斯,明尼苏达州。Verl，德国)为各行业提供软件自动化系统。它还生产工业pc和独立于现场总线的分布式I/O系统。倍福的控制结构——包括运动控制结构——是基于软件的，依赖于使用微软Windows NT和嵌入式NT的pc兼容实时平台。这些技术使它们能够实现自动化的分布式控制系统。
硬件独立
该公司的主流产品TwinCAT为Windows NT操作系统增加了硬实时能力。使用PC处理器允许TwinCAT保持独立于专有硬件。TwinCAT的运动能力包括控制多达256个轴，凸轮轮廓，可编程限位开关，飞剪，点对点定位，3D g代码插值，并支持各种驱动器(伺服，变频，步进等)。www.beckhoff.com
分布式运动控制的架构必须包括与所有系统外设的连接，例如传感器和传感器。台达计算机系统公司引用了一种趋势，即从运动控制器提供直接换能器接口。它的控制器提供位置和压力传感器的直接接口。新的SSI(同步串行接口)标准目前是控制器和传感器/传感器之间的“热”连接。据说SSI支持非常高的位置信息分辨率(高达2微米[0.00008英寸])，并提供比数字或模拟接口更大的抗噪能力。
在同样的连接静脉，猎户座运动控制器家族来自Ormec(Rochester, N.Y.)使用以太网TCP/IP(在多个独立的网络中)简化与系统元素的通信。Orion的架构允许在控制器内放置两个以太网卡，以分离进出I/O模块的关键网络流量，例如，避免与对时间不太敏感的操作界面和企业系统任务发生冲突。
第二张卡也可以满足开发计算机的需要。Ormec集成了以下支持光电子的22将以太网I/O产品集成到Orion运动控制器中，以简化通信，并轻松实现模块化I/O机架系统。
孤立的命令
在一个典型的Orion系统中，一个ServoWire驱动网络(基于IEEE 1394)与一组分布式伺服电机驱动器“对话”，同样与以太网I/O网络分开。这完全将控制伺服驱动器的命令与访问I/O网络的命令隔离开来。
以太网I/O点的配置和设置数据直接并入Ormec的MotionDesk开发环境中，并存储在运动控制器的Flash ROM中。MotionDesk中的属性“向导”有助于简化I/O属性的配置，并选择特定的Snap以太网I/O模块。Ormec说:“项目导航器用于输入、编辑和显示I/O和伺服电机控制的硬件和软件组件的配置。”www.ormec.com。www.opto22.com。
分布式运动控制架构的全部前景仍在前方。罗克韦尔自动化公司表示，拥有工厂自动化和机器/过程信息管理“整体企业”方法的公司将提供新的运动控制功能。总体需求太重要了，否则就不可能。它们包括实时全球通信，复杂后勤问题的管理，以及根据需要在当地提供的专业工程服务。
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