运动控制为何要使用总线

运动控制为何要使用总线

工业设备的运动控制体系中，设备操控器与运动驱动器之间的接口首要分两大类：

PTO/模拟量接口

网络通讯操控总线

近几年，无论是看各大厂商发布的新产品，仍是看各主机厂和出产企业用户的自动化设备，选用操控总线技能的运动控制产品正在被越
来越多的运用。

我从前一向以为这是运动控制功用不断提高的原因，选用操控总线的方法完成运动控制能够完成更高的运动控制功用。但我后来发现并
不是这样的，因为，事实上许多十分的运控设备，经过全闭环的PTO或模拟量的操控，到达的运控功用（精度和动态功用）肯定碉堡总
线型运控体系，比方多轴模拟实验渠道。从原理上也不难理解，总线技能毕竟是设备通讯技能，与单纯的电脉冲信号构成的电控回路比较，
经过通讯网络构成的网络操控回路，其操控速率和实时性必定是相对低的。这样看来，设备其实是不会因为选用了总线操控就能够到达更高
功用的。

那么，是什么原因，使得总线操控在设备的运动控制体系中越来越遍及了呢？这儿就简略聊聊一些个人见解。

咱们上星期从前谈过在工业运用中的运动控制的特色，高功用、高精尖并非工业出产的仅有方针，工业设备有必要一起考虑经济性、可
靠性以及够用的功用。所以，个人觉得要讨论这个操控总线的问题，就要从工业环境下运动控制体系的各个运用环节来谈，将两种操控方法
做些比较。

架构

选用PTO（或模拟量）操控运动轴，需求运用硬接线将每个轴的驱动器与操控器相衔接。这种物理衔接的方法使得操控体系架构布局只
能是以操控器为中心的星型结构。

选用总线操控时，无论是操控器仍是轴驱动器，每台设备都是一个网络通讯节点。其能够运用的网络拓扑结构是能够十分灵敏的，比较
经典的是下图这种链式结构。

线缆

从上面的拓扑图的比较，现已能看到从星型拓扑到链式拓扑在电缆数量上的削减，但绝不仅仅这几根电缆的作业，咱们需求从线缆运用
的全体运用体验去看。

幻想下，在PTO脉冲（或模拟量）操控时，从操控器到驱动器的线缆中，除了运动（速度、方位或扭矩）给定（脉冲或模拟量）用的几
芯线外，常常还需求有其他辅助操控信号线，如：方向、使能、复位、Ready等等。由此将会带来的一些列相关的体系集成作业：体系原理
图、操控器接线图纸、驱动器接线图纸、预制线缆各芯界说、接线查线作业等等，一起，因为线路接线节点较多，其潜在可能的毛病点也会
许多，设备运转稳定性危险也是比较大的。

而在运用总线操控时，一切的操控信号都经过通讯的方法在总线上传输的，无论运用多少操控变量，驱动器和操控器的衔接都运用一致
的通讯电缆。现在各种总线协议都现已将其运用的通讯电缆接口标准化了，因而使得上述的电缆集成作业量简直为零；并且因为线缆接线节
点较少，设备运转稳定性也就提高了。

信息化

方才说了，假如运用PTO或模拟量的操控方法，在操控器和驱动器之间的信号是经过硬接线完成的，线芯的数量决议了能够运用的传输
信号量，这使得操控器能够读写驱动器的信息量遭到极大约束。

而假如运用总线操控，操控器根本上能够把驱动器中的一切数据全部都读取出来，也能够随时对驱动器内的任何参数进行装备。在当今
大谈4.0、智能化、物联网、iot的年代，其重要性就不必我多烦琐了吧。

人机接口

在PTO脉冲（模拟量）的体系中，因为驱动器和操控器是物理线路衔接，所以在编程、调试和操作保护时，假如要读写设备参数，只能
将调试终端（电脑或手操器）连到各轴驱动器。这就使得在项目施行时需求无数次插拔数据线、在各个驱动器参数表和操控器软件界面之间
来回切换、在设备操控柜前跑来跑去......， 项目施行功率可想而知。

运用总线操控的运动控制体系，因为设备之间是经过网络通讯衔接起来的，咱们能够在设备的恣意一个网络端口接入体系，一次接入、
运用一个软件（无需在多个软件之间来回切换），便能够对体系内的任何一台驱动器进行屡次继续操作，无需重复接插，极大提高决议计划
和施行的功率。

运维、确诊

上面的信息化和人机接口带来一个很实用的运用场景。

在PTO脉冲（模拟量）体系中，各个驱动器的运转状况信息很少能被读取到操控体系中。所以，让咱们幻想下这样的场景：

一台驱动器毛病导致出产停机，在毛病确诊的时分，需求花多少时刻在几个盘柜、多台设备中找到那台毛病驱动器、从其面板读取毛病
代码，然后还需求经过查找手册了解毛病代码意义，假如需求进一步排查驱动器运转参数数据，依然得经过驱动器上的按键去查阅或设定参
数。而假如，此刻还需求去排查多个驱动器设备，肯定是件十分蛋疼的作业。想想这开机率得遭到多大的影响。

当运用总线网络将驱动器和操控器连起来，那么驱动器内的任何数据将都能够被上位机读取，咱们能够从上位机获取的报警中敏捷定位
毛病驱动器的确诊信息，并对其进行快速深化的排查和操作，更重要的是，咱们将有才能对整台设备的恣意一个或多个点的运转数据（包含
历史数据）进行剖析、比对和排查。这将极大提高设备确诊功率，缩短设备停机时刻。

当然，要完成这些智能化确诊的功用，是需求别的做体系集成的；但假如没有网络，这根本没戏。

设备布线长

许多设备的电机安置是很涣散的，许多电机离操控柜的间隔很远，PTO脉冲和模拟量操控运用的线缆是不答应很长的（一般也就几米）
，在这种情况下，就只能将驱动器和操控器近间隔会集安置，这样电机电缆就会很长，一起假如传动轴许多，盘柜体积必定不小。带来的成
果不仅是盘柜和线缆的高本钱，幻想下那么多动力电缆恰似许多无线电发射天线相同，会对设备形成极大的EMC噪声损害。

选用网络总线体系，驱动器到操控器的间隔能够答应到几百米，驱动器能够就近安置在离电机较近的方位，然后各个驱动器经过链式拓
扑和操控器衔接在体系中。一方面节约线缆本钱，另一方面削减了不少动力线缆搅扰源，提高设备EMC特性。

通讯总线在运动控制体系中的运用场景可能还有许多，因为篇幅的联系，在这儿就不一一举例了。但总的来说，总线技能在运动控制的
运用往往都和提高运动控制功用没太大联系

在工业运用场合的运动控制中，更多时分遇到的应战首要仍是体现在运用的杂乱。这儿说的杂乱性，指的是很多的运动轴数、杂乱的设
备动作（运动曲线）、以及各个部件的之间错综杂乱的彼此运动联系。而在这种情况下，比较脉冲（或模拟量）的操控方法，选用总线技能
的体系运用集成的施行进程将被极大的简化，比方：安装、布线、接线、编程、曲线规划、装备、调试等等。

我个人的观念，假如是通用自动化的运用，运动轴数较多时，即便各轴都是独立定位，仍是主张选用带有总线接口的产品；而假如运用
中有比较多的多轴协同动作（如插补、凸轮等），那么就要选用带有时钟同步的运控总线产品了。