近年來(lái)，自動(dòng)化產(chǎn)品的革新趨勢(shì)可以稱之為如火如荼。尤其是之前的兩到三年，在市場(chǎng)熱潮的強(qiáng)力助推下，各種新技術(shù)、新概念不斷脫穎而出。而種種新技術(shù)和基于此開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品從廠商大張旗鼓的宣傳攻勢(shì)上，真正走到用戶的機(jī)械產(chǎn)品上，恐怕并不是一個(gè)短暫而順利的過(guò)程。
種種新技術(shù)和基于此開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品從廠商大張旗鼓的宣傳攻勢(shì)上，真正走到用戶的機(jī)械產(chǎn)品上，恐怕并不是一個(gè)短暫而順利的過(guò)程。盡管廠商研發(fā)的方向都是以需求為導(dǎo)向，但仍存在以上的問(wèn)題。尤其是在我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化水平還存在很大差異化的時(shí)候，新技術(shù)是否能夠切實(shí)解決用戶的問(wèn)題才是決定其能否盡快跳下紙面的因素。尤其是在當(dāng)前的情境下，運(yùn)動(dòng)控制新技術(shù)能否與實(shí)際需要很好地契合，是最受人關(guān)注的。


需求呈多元化 更須切合實(shí)際
目前，由于用戶的層次較多，市場(chǎng)需求仍然呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)。用戶的需求，甚至用戶的下游用戶的需求都會(huì)對(duì)廠商的研發(fā)、設(shè)計(jì)方向產(chǎn)生影響。盡管這是再正常不過(guò)的現(xiàn)象，但以需求為研發(fā)導(dǎo)向的廠商們，由于主要面對(duì)的用戶不同，對(duì)于市場(chǎng)需求的理解角度和研發(fā)方向也各有千秋。
凌華科技的丁辰龍認(rèn)為，作為自動(dòng)化產(chǎn)品的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制組件，速度與精度一直是運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品能力的主要衡量指標(biāo)。隨著自動(dòng)化能力的提升，生產(chǎn)制造速度的提高一直是追求生產(chǎn)成本最小化的最直接的手段，所以近年來(lái)對(duì)于單位時(shí)間的生產(chǎn)效率的提高是很多設(shè)備商追求的首要指標(biāo)，而作為執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器往往是首當(dāng)其沖被要求提速的，而產(chǎn)品外觀的小型化，要求產(chǎn)品所有組件的小型化，因此制造精度成為另外一個(gè)被要求提高的指標(biāo)。值得一提的是，他將第三個(gè)指標(biāo)定位在了能耗，由于制造業(yè)的能耗成為全球主要的能源消耗，所以節(jié)能的要求也在制造業(yè)被著重指出。為了適應(yīng)這些需求，運(yùn)動(dòng)控制開(kāi)始節(jié)約不必要的中間環(huán)節(jié)，提高內(nèi)部對(duì)于輸入和輸出的響應(yīng)速度，講求多軸之間高速協(xié)同控制，將原先需要軟件擬合的算法，更多改由獨(dú)立的并行處理器完成。
由于用戶對(duì)綜合需求的關(guān)注越來(lái)越高，集成化又日益成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，致使很多對(duì)不同自動(dòng)化設(shè)備要求的分野也模糊起來(lái)。羅克韋爾自動(dòng)化的鄭宇銘指出：比較通用的控制平臺(tái)、簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)環(huán)境、信息化和安全性的兼顧等這些本來(lái)是非運(yùn)動(dòng)控制而是設(shè)備本身的要求，現(xiàn)在也被加到了運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中。同時(shí)，原來(lái)比較昂貴的高性能運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的普及化，將成為趨勢(shì)（如直線電機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)、多自由度機(jī)械臂等）。他也強(qiáng)調(diào)，各個(gè)行業(yè)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的要求并不一樣，不管是研發(fā)還是選購(gòu)，還是要從實(shí)際情況出發(fā)。
　　丹納赫傳動(dòng)的高級(jí)技術(shù)工程師郭海東同樣強(qiáng)調(diào)實(shí)際情況的多樣性，他以位置輪廓指令方式、速度指令方式、電流（轉(zhuǎn)矩）指令方式三種控制方式舉例，說(shuō)明對(duì)于不同層次、不同場(chǎng)合的需求，所選用的方式是不同的。
　　位置輪廓指令方式可以控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，不太適合做多軸復(fù)雜的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，常見(jiàn)于低端機(jī)型的控制，目前用量龐大；速度指令方式，位置環(huán)控制在控制器內(nèi)完成，這種典型的控制方式，適合于大多精度或動(dòng)態(tài)指標(biāo)不太高的應(yīng)用，大多數(shù)控制卡都支持這種控制方式；而電流（轉(zhuǎn)矩）指令方式，速度環(huán)和位置環(huán)控制都在控制器內(nèi)完成，精密或高動(dòng)態(tài)響應(yīng)一般使用此方式，對(duì)控制器中央處理器運(yùn)算能力要求最高，主流控制卡大都支持這種控制方式。更進(jìn)一步的是將電流控制器也納入控制卡中，輸出直接控制功率變換器。
　　而郭海東進(jìn)一步指出，一旦引入多軸協(xié)調(diào)控制，在這樣的系統(tǒng)下，因電流指令方式輸出的控制器可以直接協(xié)調(diào)各個(gè)軸的轉(zhuǎn)矩，從而提高了協(xié)調(diào)各軸位置的響應(yīng)速度；傳統(tǒng)的模擬量輸出方式因其分辨率的限制而難以再提高運(yùn)動(dòng)的精度和響應(yīng)速度，不得不采用運(yùn)動(dòng)控制總線；運(yùn)算速度低的運(yùn)動(dòng)控制器也難以完成復(fù)雜算法的解算，這也催生了采用64位雙精度浮點(diǎn)DSP的控制器的誕生。
運(yùn)動(dòng)控制尋求開(kāi)放性
　　上文也曾提及，用戶之間的競(jìng)爭(zhēng)使他們對(duì)于機(jī)械設(shè)備的整體性能日益關(guān)注，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)也越來(lái)越復(fù)雜。如此一來(lái)，運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的開(kāi)放性也成為了一個(gè)越來(lái)越普遍的話題。尤其是多軸協(xié)同控制等進(jìn)一步的要求紛紛浮現(xiàn)時(shí)，就使得運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品不得不尋求與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，以達(dá)到更優(yōu)秀的同步效果。與此同時(shí)，這也解決了運(yùn)動(dòng)控制部件與其他自動(dòng)化部件無(wú)縫集成的問(wèn)題。
　　對(duì)此，西門子的段誠(chéng)指出，大部分場(chǎng)合都需要運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)支持能力，越高端的機(jī)械，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品間的網(wǎng)絡(luò)速度及傳輸數(shù)據(jù)的能力要求越高。網(wǎng)絡(luò)支持能力的高低決定了機(jī)械系統(tǒng)的加工精度與加工速度。
　　事實(shí)上，盡管低端的應(yīng)用仍然為數(shù)眾多，運(yùn)動(dòng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等通訊技術(shù)的成熟卻已經(jīng)開(kāi)始形成氣候。當(dāng)解決掉通訊的確定性和高速實(shí)時(shí)性的兩難問(wèn)題后，各有所長(zhǎng)的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)幾乎同時(shí)加入了競(jìng)爭(zhēng)，最具代表性的包括EtherCAT、EtherNet/IP (CIP motion)、POWERLINK、PROFINET等，而在這些標(biāo)準(zhǔn)背后則是大廠商們的森森陣營(yíng)。在不久之前，人們還在擔(dān)心多標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的封閉性，現(xiàn)在則似乎已不成為大問(wèn)題，競(jìng)爭(zhēng)也使不同的廠商開(kāi)始了廣泛的合作。
　　這無(wú)疑為運(yùn)動(dòng)控制帶來(lái)了福音。而現(xiàn)在，一些廠商也開(kāi)始考慮運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)技術(shù)加以結(jié)合，用來(lái)滿足更具智能化的應(yīng)用方案。對(duì)此，凌華的丁辰龍表示，整體自動(dòng)化速度與精度的提高是產(chǎn)業(yè)需求，是無(wú)法完全依靠運(yùn)動(dòng)控制單一完成的，與機(jī)器視覺(jué)、高速傳感器的結(jié)合是必然之路，這是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必然趨勢(shì)，而各個(gè)組件之間的技術(shù)門檻都是較高的，因此融合必然首先發(fā)生在彼此間的接口上，而具備長(zhǎng)距離和高速的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自然成為各家都能承認(rèn)的共同規(guī)格，也會(huì)成為熱門的技術(shù)而受到追捧。
　　而羅克韋爾自動(dòng)化的鄭宇銘也指出，從設(shè)備發(fā)展看，運(yùn)動(dòng)控制作為設(shè)備控制的一部分，勢(shì)必需要與各種技術(shù)融合。例如，信息、安全、視覺(jué)，甚至過(guò)程控制等等。兼顧這些方面的能夠提高整機(jī)設(shè)備的各方面性能，降低使用和開(kāi)發(fā)的整體成本將成為其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的重要方面。
　　而這些，與運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的開(kāi)放性是難以分開(kāi)的。


　　研發(fā)方向各有千秋 市場(chǎng)針對(duì)性強(qiáng)
　　面對(duì)如此形勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制廠商們自然也選擇了各自的特色。我們也注意到，這些技術(shù)和概念雖然方向不同，但其面對(duì)市場(chǎng)的針對(duì)性都是極強(qiáng)的。
　　西門子面對(duì)多元化需求，所展現(xiàn)出的特色之一是產(chǎn)品的種類多，適應(yīng)性強(qiáng)。段誠(chéng)強(qiáng)調(diào)，多元化需求要求針對(duì)不同的硬件平臺(tái)，供應(yīng)商都能提供不同的產(chǎn)品與之配套，做到針對(duì)不同用戶的不同的全套自動(dòng)化系統(tǒng)的集成，并做到從用戶角度的性價(jià)比合理。
　　其產(chǎn)品的設(shè)置，也充分體現(xiàn)出這一特點(diǎn)：Simotion是西門子集邏輯控制、工藝控制及運(yùn)動(dòng)控制于一體的高性能運(yùn)動(dòng)控制器，三種不同的硬件平臺(tái)Simotion C（基于PLC的運(yùn)動(dòng)控制器）、Simotion D（基于驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)控制器） 和 Simotion P（基于工業(yè)PC機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器）以及三種編程語(yǔ)言梯形圖（LAD）運(yùn)動(dòng)控制圖表（MCC）和結(jié)構(gòu)文本（ST），能滿足各種生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制要求。
　　Sinamics S120是新一代的高性能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，集V/F、矢量、伺服控制于一體，既能控制普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，又能控制高動(dòng)態(tài)高性能的同步伺服、力矩及直線電機(jī)，既能實(shí)現(xiàn)高精度的閉環(huán)速度控制，又能實(shí)現(xiàn)位置控制，能滿足各種生產(chǎn)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)控制要求。
　　而Sinamics V80 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是西門子專為小型簡(jiǎn)易機(jī)械開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)型伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，其經(jīng)濟(jì)的價(jià)格、簡(jiǎn)易便捷的設(shè)定、無(wú)需參數(shù)化的配置方式為人稱道，配以Sinamics S7-200 PLC，則充分體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。
　　而同樣作為以集成化整體解決方案見(jiàn)長(zhǎng)的羅克韋爾自動(dòng)化，也盡早提出了集成運(yùn)動(dòng)控制解決方案Kinematix。鄭宇銘認(rèn)為，由于制造信息化的需求，這將仍然是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。羅克韋爾自動(dòng)化的Kinematix在繼續(xù)不斷完善IA集成架構(gòu)平臺(tái)本身的同時(shí)，還將不斷增添更多模塊化的運(yùn)動(dòng)控制功能和組件（如Kinematix等），以滿足各行業(yè)不斷增長(zhǎng)的各種應(yīng)用需求。
　　集成運(yùn)動(dòng)控制也包含了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備的有機(jī)融合——MECHATRONICS(機(jī)電一體化)，這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法將有助于大大優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)、制造，提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)計(jì)調(diào)試、時(shí)間和維護(hù)費(fèi)用，降低整體使用成本和風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)全新的運(yùn)動(dòng)分析軟件MOTION ANALYZER將幫助改善運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。
　　從設(shè)備安全方面考慮，羅克韋爾自動(dòng)化很早就提出了安全型運(yùn)動(dòng)控制的方案，作為整體設(shè)備安全的重要部分，從而在不同的場(chǎng)合滿足不同級(jí)別的設(shè)備安全需求。另外，一些新的技術(shù)也會(huì)應(yīng)用到羅克韋爾的新產(chǎn)品中，如直接驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品、單軸多軸直線驅(qū)動(dòng)平臺(tái)、電動(dòng)缸直線驅(qū)動(dòng)、直線電機(jī)系統(tǒng)等等。
　　而凌華對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展的趨勢(shì)，則有著自己的一套看法。丁辰龍認(rèn)為，完整可用的運(yùn)動(dòng)控制解決方案在廣義上來(lái)說(shuō)是不存在的，但在各個(gè)廠商所熟悉的行業(yè)往往具備很多有共性的技術(shù)需求，就能形成通用性的解決方案，而幾個(gè)類似或者衍生的行業(yè)也會(huì)有相類似的技術(shù)需求，可以整合為整體的方案，這是大而全的需求。而目前高性價(jià)比的需求要求靈活配置，按需生成方案，這又是小而精的需求。這兩者的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，即構(gòu)成每個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)策略。
他介紹，與在多種硬件平臺(tái)上都傾瀉火力的廠商不同，凌華科技尋求形成一套完整的基于PC的行業(yè)應(yīng)用與產(chǎn)品解決方案，既存在脈沖控制，也存在模擬量控制；既存在集中式，也存在分散式的系統(tǒng)。最近凌華也在研究基于以太網(wǎng)的接口的IO控制、運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器視覺(jué)模組，其應(yīng)用也向其他行業(yè)做了很多拓展。
　　當(dāng)面對(duì)經(jīng)濟(jì)震蕩的沖擊時(shí)，業(yè)內(nèi)人士對(duì)新技術(shù)的態(tài)度不盡相同。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，對(duì)于特定的行業(yè)來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)危機(jī)為新技術(shù)帶來(lái)的影響勢(shì)必是負(fù)面的，尤其是對(duì)于附加值相對(duì)較高的新技術(shù)產(chǎn)品而言，在價(jià)格上無(wú)優(yōu)勢(shì)可言；相反的觀點(diǎn)則認(rèn)為，在經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響下，用戶反而有可能通過(guò)尋求更高端的自動(dòng)化產(chǎn)品提高競(jìng)爭(zhēng)力，縮減綜合成本，而且價(jià)格高并不等于性價(jià)比就一定低，認(rèn)為新技術(shù)在險(xiǎn)惡的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中還是有機(jī)遇的。
　　也許，技術(shù)的革新即便在經(jīng)濟(jì)形勢(shì)高歌猛進(jìn)的情況下也是一種冒險(xiǎn)，然而停滯不前則注定無(wú)法避免山重水復(fù)的一天。