工業自動化從原理上可分為機械自動化(運動控制)與過程自動化(自動化過程控制)。

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什么是運動控制？

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運動控制(MC)是自動化的一個分支，也可叫做電力拖動控制，其動力源大部分都基于電動機。

也就是說，運動控制其實是基于電動機，實現物體對于角位移、速度、轉矩等物理量改變的控制。

運動控制在機器人和數控機床的領域內的應用要比在專用機器中的應用更復雜，因為后者運動形式更簡單，通常被稱為通用運動控制(GMC)。運動控制被廣泛應用在包裝、印刷、紡織和裝配工業中。

運動控制其實是基于電動機的，這里的電動機指的是伺服電機；如果一套單機設備上只用了一臺伺服電機，這種情況下是更注重于對電機的一個控制，如位置、速度、轉矩的控制；這個例子，是想單臺電機控制只是運動控制的一個環節。

而運動控制主要是針對產品，可以說是一個運動控制系統，系統整體包含機械(電動機只是機械中的零配件)、電氣、軟件等，是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預定的控制方案轉變為期望的機械運動的控制。

運動控制系統多種多樣，但從基本結構上看，一個典型的現代運動控制系統的硬件主要由:上位機、運動控制器、功率驅動裝置、電動機、執行機構和傳感器反饋檢測裝置等部分組成。

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什么是自動化過程控制？

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自動化過程控制其原理是利用plc控制器收集傳感器反饋的數據，并分析處理這些數據后，調節優化及控制各種設備，以提高生產的效率。

其控制的對象一般是各類水泵、風機、電動閥門等。整個系統一般由plc控制柜、配電柜以及控制程序，各傳類感器，組態軟件，監控系統等組成。

過程自動化一般用于環保行業如污水、廢氣處理，節能行業，對工業生產中的各類負載設備進行智能調節以保證其運行于最佳狀態，以達到節能的目的。主要用于傳統工業自動化領域中，是一種大系統控制，控制對象比較多，如一條生產線。

▲某企業的自動化過程控制拓撲圖

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自動化過程控制和運動控制是不同的

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從關注點來說，自動化過程控制(這兒指伺服電機)首要關注的是控制單個電機的轉距、速度、方位中的一個或多個參數到達給定值。而運動控制首要關注點在于和諧多個電機，完結指定的運動(組成軌道、組成速度)，比較著重軌道規劃、速度規劃、運動學轉化;比方數控機床里面要和諧XYZ軸電機，完結插補動作。

自動化過程控制常常作為運動控制系統的一個環節(一般是電流環，作業在力矩方式下)，更著重于對電機的控制，一般包括方位控制、速度控制、轉矩控制三個控制環，一般沒有規劃的才能(有部分驅動器有簡單的方位和速度規劃才能)。

▲運動控制系統圖

· 運動控制器：常見的就是PLC

· 驅動器：工控人對驅動器應該再熟悉不過了

· 執行機構：伺服電機

· 減速機構：減速器

· 光柵：編碼器的一種；(一般用于車床加工)

· 人機界面：大家熟悉的觸摸屏。

運動控制系統其本質是控制電機，實現其對角位移，轉矩，轉速等物理量。一般針對某個產品，由機械、軟件、電氣等模塊組成，如精密數控機械、機床、機器人、無人機、運動平臺等等。運動控制主要針對某個產品的個體控制，它可以是某個系統內的某個設備。

簡單來說，就是由運動控制器發出命令，給驅動機構進行功率放大，將放大后的信號傳給執行機構(伺服電機)，伺服電機自帶編碼器，能夠實現半閉環控制；伺服電機用傳動機構控制機械，在機械裝置上安裝了光柵尺(也是編碼器)，實現全閉環控制。操作人員在現場可通過人機界面去進行整個環節的調試操作。

運動控制起源于早期的伺服控制。簡單地說，運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規定的運動參數進行運動。

早期的運動控制技術主要是伴隨著數控技術、機器人技術和工廠自動化技術的發展而發展的。早期的運動控制器實際上是可以獨立運行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和操作系統支持，可以獨立完成運動控制功能、工藝技術要求的其他功能和人機交互功能。

這類控制器可以成為獨立運行的運動控制器。這類控制器主要針對專門的數控機械和其他自動化設備而設計，往往已根據應用行業的工藝要求設計了相關的功能，用戶只需要按照其協議要求編寫應用加工代碼文件，利用RS232或者DNC方式傳輸到控制器，控制器即可完成相關的動作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業應用，控制器的開放性僅僅依賴于控制器的加工代碼協議，用戶不能根據應用要求而重組自己的運動控制系統。

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一個運動控制系統的根本架構組成包括

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運動控制器：用以生成軌道點(希望輸出)和閉合方位反應環。許多控制器也能夠在內部閉合一個速度環。

運動控制器首要分為三類，分別是PC-Based、專用控制器、PLC。其中PC-Based運動控制器在電子、設備機床等行業被廣泛使用；專用控制器的代表是風電、光伏、機器人、成型機械等等；PLC則在橡膠、汽車、冶金等行業備受喜愛。

驅動或放大器：用以將來自運動控制器的控制信號(一般是速度或扭矩信號)轉化為更高功率的電流或電壓信號。更為先進的智能化驅動能夠自身閉合方位環和速度環，以獲得更準確的控制。

執行器：如液壓泵、氣缸、線性執行機或電機，用以輸出運動。

反應傳感器：如光電編碼器、旋轉變壓器或霍爾效應設備等，用以反應執行器的方位到方位控制器，以完成和方位控制環的閉合。

很多機械部件用以將執行器的運動方式轉化為希望的運動方式，它包括齒輪箱、軸、滾珠絲杠、齒形帶、聯軸器以及線性和旋轉軸承。

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如何選擇運動控制器？

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1、根據要開發設備的工作特點，確定伺服電機的類型； 2、確定要控制的電機軸數和電機工作模式； 3、確定位置檢測、反饋模式，選擇是否采用光電編碼器或光柵尺或磁柵尺； 4、確定輸入輸出開關量的數量； 5、根據以上內容，選擇合適的運動控制器。 ?

編輯：黃飛

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