運(yùn)動控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢探析

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，工業(yè)自動化技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛。本文以三種主要形式的運(yùn)動控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀作為切入點(diǎn)，并結(jié)合運(yùn)動控制器的應(yīng)用特點(diǎn)和應(yīng)用渠道從模塊化、開放化、穩(wěn)定性和自動化等方面對運(yùn)動控制器的發(fā)展趨勢進(jìn)行了介紹和分析，供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動控制器;應(yīng)用現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

引言：通常來說，運(yùn)動控制器是指使用電動源或熱力源實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的運(yùn)動方向的控制裝置，在工業(yè)自動化領(lǐng)域當(dāng)中具有重要作用。利用運(yùn)動控制器對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效控制，一方面能夠提高機(jī)電設(shè)備的工作效率和工作質(zhì)量，另一方面降低了一線技術(shù)人員的工作壓力，保障了工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展和進(jìn)步。

一、運(yùn)動控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于運(yùn)動控制器是機(jī)電一體化領(lǐng)域最為重要的機(jī)械部件之一，在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中有十分關(guān)鍵的應(yīng)用作用。因此利用處理器類型對運(yùn)動控制器進(jìn)行有效分類能夠使運(yùn)動控制器的應(yīng)用更加精細(xì)，保障工業(yè)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

（一）單片機(jī)處理器

單片機(jī)是一種較為簡單的集成電路芯片，具有“麻雀雖小五臟俱全”的特點(diǎn)。利用單片機(jī)作為運(yùn)動控制器的中央處理器，使用成本和難度較低，對使用環(huán)境和人員素質(zhì)要求不高。然而具有運(yùn)行速度慢和精準(zhǔn)度較差的缺陷，常常用于控制對精準(zhǔn)度需求較低的機(jī)電自動化設(shè)備當(dāng)中，例如食品加工設(shè)備、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備等等。

（二）專用芯片處理器

這里指的專用芯片是ASIC芯片，轉(zhuǎn)發(fā)性能較高，應(yīng)用速度較快，工作環(huán)境較為穩(wěn)定，適合用于較為專業(yè)的機(jī)電設(shè)備當(dāng)中，可靠性較好[1]。常見的ASIC芯片包括LM系列運(yùn)動芯片、MCX系列芯片等等，在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、焊接機(jī)、激光雕刻等領(lǐng)域都具有較為廣泛的運(yùn)用。然而ASIC處理器也存在插補(bǔ)功能較差、無法實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動結(jié)果的有效預(yù)測、信號輸出較為單一等缺陷，因此在一些精密儀器領(lǐng)域仍然存在著應(yīng)用短板。

（三）數(shù)字信號處理器

數(shù)字信號處理器又稱為DSP處理器，依托PC端作為數(shù)據(jù)信息的處理端口，將運(yùn)動控制器匯入到PC機(jī)當(dāng)中，在各個(gè)類型的運(yùn)動控制器當(dāng)中，擁有信息處理能力最強(qiáng)、模塊化程度最高、拓展性最高的特點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域精密加工機(jī)電設(shè)備的運(yùn)動控制需求。其輸出的數(shù)字信號通用性能較高，能夠利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效識別和控制，對控制工作較為友好。然而利用數(shù)字信號處理器作為運(yùn)動控制器的中央處理芯片，就必須配置PC機(jī)對運(yùn)動控制器的數(shù)字信號進(jìn)行處理，占地面積較大，無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制器的獨(dú)立運(yùn)行。另外，在數(shù)字處理器工作過程當(dāng)中，還具有運(yùn)行成本高、對工作環(huán)境要求高等缺陷，不利于數(shù)字處理器運(yùn)行效率的進(jìn)一步提升。

較為典型的以數(shù)字信號處理器為核心的運(yùn)動控制器當(dāng)中包括PMAC運(yùn)動控制器、C2000系列控制器等，常常應(yīng)用在電子組裝、半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)和制造、精密機(jī)械儀器的生產(chǎn)當(dāng)中。

二、運(yùn)動控制器的發(fā)展趨勢

（一）模塊化

傳統(tǒng)運(yùn)動控制器的生產(chǎn)和發(fā)展過程當(dāng)中，拓展性能較低，用戶無法根據(jù)自己的實(shí)際需求對運(yùn)動控制器的各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)更換和拓展，只能從硬件方面入手進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致在應(yīng)用過程當(dāng)中的成本過高，運(yùn)行環(huán)境受到嚴(yán)重限制。運(yùn)動控制器的設(shè)計(jì)和技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)針對控制器的模塊化發(fā)展進(jìn)行深入研究，從控制器當(dāng)中的硬件和軟件兩個(gè)方面同時(shí)入手，使用戶能夠自行根據(jù)機(jī)電設(shè)備的工作需求對運(yùn)動控制器進(jìn)行調(diào)整，一方面提高機(jī)電設(shè)備的工作效率，另一方面降低了運(yùn)動控制器的使用成本，實(shí)現(xiàn)機(jī)電自動化領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

此外，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動控制器的模塊化發(fā)展，還能有效推動拓展程序和硬件的研發(fā)，使運(yùn)動控制器的控制功能與控制質(zhì)量實(shí)現(xiàn)不斷進(jìn)步，保障運(yùn)動控制器的周邊生態(tài)更加健康，為工業(yè)自動化領(lǐng)域做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

（二）開放化

目前，各個(gè)廠家所生產(chǎn)的運(yùn)動控制器與配件仍然存在著兼容性較差的問題，用戶在使用控制器的過程當(dāng)中還要對其配置的上位機(jī)進(jìn)行采購和使用，既對原有的自動化控制設(shè)備資源造成了浪費(fèi)，也不利于各廠商之間的技術(shù)交流與合作，對國產(chǎn)運(yùn)動控制器的應(yīng)用范圍形成了一定程度的阻礙。此外，在針對不同類型的運(yùn)動控制器進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，也沒有形成一個(gè)較為規(guī)范和一致的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致運(yùn)動控制器的技術(shù)發(fā)展受到限制。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)與各個(gè)控制器生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通，使運(yùn)動控制器實(shí)現(xiàn)真正意義上的開放應(yīng)用，不斷改善運(yùn)動控制器的運(yùn)行兼容性，使其能夠滿足不同設(shè)備和平臺的運(yùn)行要求，一方面有效降低了用戶對于運(yùn)動控制器的使用成本，另一方面還能保障運(yùn)動控制器的運(yùn)行穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化領(lǐng)域平臺的進(jìn)一步開放。

（三）可靠性

由于運(yùn)動控制器的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，因此需要面對的工作環(huán)境也各不相同。傳統(tǒng)的運(yùn)動控制器由于中央處理器各有不同，因此可靠性存在一定的差異。由單片機(jī)作為處理器的運(yùn)動控制器能夠適應(yīng)較為惡劣的工作狀態(tài)，而專業(yè)芯片或數(shù)字信號處理器的運(yùn)動控制器對工作環(huán)境則要求較高[2]。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)提高對控制器工作可靠性的重視程度，對運(yùn)動控制器可能會面臨的工作環(huán)境進(jìn)行測試，使其能夠滿足各種環(huán)境下的機(jī)電設(shè)備工作要求，不斷提升運(yùn)動控制器的可靠性和穩(wěn)定性，保障機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（四）自動化

自動化控制功能是未來運(yùn)動控制器最為重要的發(fā)展趨勢之一。在傳統(tǒng)運(yùn)動控制器的應(yīng)用和運(yùn)行過程當(dāng)中，對技術(shù)人員的依賴性較高，無法實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行模式的自動化調(diào)整和運(yùn)行故障的自動診斷與修復(fù)。設(shè)計(jì)人員在針對運(yùn)動控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)引入自動化控制理念，使運(yùn)動控制器能夠自動根據(jù)工作當(dāng)中的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，對可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患進(jìn)行及時(shí)解決，保障運(yùn)動控制器功能的不斷完善，促進(jìn)機(jī)電自動化工作的進(jìn)一步發(fā)展。

結(jié)論：總而言之，在當(dāng)今社會的工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，運(yùn)動控制器作為機(jī)電設(shè)備當(dāng)中的重要元素和部件之一，在衣食住行等各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)摸清運(yùn)動控制器在智能信息化時(shí)代的發(fā)展脈絡(luò)，從模塊化、開放化、可靠性和自動化四個(gè)方面對運(yùn)動控制器實(shí)現(xiàn)有效的優(yōu)化和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文.基于運(yùn)動控制器的數(shù)控車床模擬主軸系統(tǒng)[J].機(jī)械制造，2020，58（09）：59-61+64.

[2]陳小飛，謝政華，汪昌來.ARM主控芯片的通用型運(yùn)動控制器硬件設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2019，19（12）：69-71.

作者簡介：劉童越;男;1985.4;遼寧省沈陽市 ;漢;大學(xué)本科;講師;機(jī)電設(shè)備控制。