運動控制成為自動化的熱點
一、市場需求的變化
1運動控制越來越多的被應用到機器設計中，它不僅僅提高了機器的速度、精度，更重要的是它提供了更加靈活的機器設計，對于今天，小批量和多品種的終端消費需求而言，運動控制提供了完美的響應。
.1多品種，小批量的市場需求
歐美主流運動控制廠商，SIEMENS、Bosch Rexroth、B&R、LENZE、Rockwell AB均在運動控制領域投入了重兵，SIEMENS推出T-CPU和Simotion以及Sinamic120驅動技術，同時在中國建立了伺服電機生產工廠來實現本土化的運行。B&R為了拓展其在運動控制市場的方案集成能力在2007-2008年相繼推出了ACOPOSmulti應用于多軸系統的方案，以及ACOPOSmicro、ACOPOSinveter，并且在其Automation Studio開發工具包中將PLC Open Motion/Hydraulic集成，同時Robotics(機器人技術)和CNC也被融入到其開發工具包中。Schneider為了進入運動控制市場收購了在包裝機械領域大量應用的ELAU、以及以步進電機而知名的百格拉，并且在各個主要OEM市場建立了MAC(機械自動化中心)，Rockwell AB為了尋求在該領域的拓展，彌補其在低端市場的價格競爭力而收購了OEMax，Bosch Rexroth也在國內尋求合作，收購了深圳的變頻器制造商以獲得本土的生產來擴展其運動控制的方案提供能力。
1.2 獨立驅動技術
在各種機器設計中，印刷機械對于運動控制的響應能力要求是最高的，無軸傳動概念由Bosch Rexroth在1994年開始提出并應用，這個技術帶來了機器設計的革命性變化，它使得傳統的機械主軸磨損、維護高以及不便于變換訂單的劣勢得到改善，使得機器變得更加方便，在歐洲著名的印刷機械制造商，包括Man Roland、KBA和GOSS的卷筒紙報紙印刷設備上均采用了這一概念的設計，Synax200是一個無軸傳動的集成產品，是將Bosch Rexroth的產品與行業應用的集成，在國內，北人印刷機械和無錫寶南機器制造也在其報紙印刷上采用了Synax200系統。之后，B&R 2003年開始與陜西北人印刷機械開始在高端的凹版印刷機械上開發成功國內第一臺紙紙凹版印刷機，其設計速度高達300米/分鐘，之后，SIEMENS也高調與中山松德建立了合作，在2008年B&R獲得了上海鼎龍全伺服瓦楞紙開槽印刷機的成功開發，并且在衛星式柔版印刷機上獲得了多達62個伺服軸的應用項目。
LENZE在鄭紡機、鹽城宏華的多單元漿紗機系統中的應用占據較高的市場份額，每年有上百臺采用LENZE伺服的漿紗機在國內得到應用，而SIEMENS的MasterDrvier驅動技術在鹽城紡機、無錫華力等得到了多單元漿紗機的成功應用，在控制紗線的上漿、卷繞的同步控制方面，多單元獨立驅動技術的發揮了其穩定可靠的優勢，使得漿紗質量得到很好的控制。
輪胎成型機是一個對于變化的需求要求非常高的應用，它在輪胎的加工過程中，需針對不同的輪胎生產要求，對帶束層、側膠、鋼絲圈輸送等提供較高的變化和定位控制，Bosch Rexroth和Rockwell AB也在青島高校軟控和天津賽象的輪胎成型機上得到大量應用，SIEMENS主要與北京敬業和橡膠研究院進行合作。
B&R與上海二紡機在超長車細紗機的應用上進行了合作，開發了國內乃至世界上領先的1500錠的細紗超長車，它應用了B&R的ACOPOSmulti伺服驅動器，鏈接了14個伺服軸，而在塑料機械領域也獲得了多達19個伺服軸的流延膜張力卷取項目。
粗紗機四電機傳動技術是最早在國內由B&R開發成功并大量應用的方案，通過對龍筋、鋼領板、錠翼等的獨立驅動，使得各軸高度同步，并且能夠快速的適應紗線生產的變化需求。
2 技術進步
2.1 高速響應能力
伺服響應能力大幅度提高，Bosch Rexroth的IndraDriver提供了250uS的位置環刷新能力，而SIEMENS的MasterDriver也同樣可提供400uS的位置環刷新速度，B&R的ACOPOS伺服驅動器提供了400uS的刷新速度，這些使得高速的機器設計得以輕松實現。
Baumuller的B MaXX系列伺服驅動器的電流環采樣為62.5uS，速度環和位置環分別為125uS，8kHz的交流變換頻率，B&R ACOPOS電流環為50uS,速度環125uS，位置環采樣為125uS，最高支持15kHz的交流變化頻率。
2.2 實時通信與運動控制的融合
通常日系伺服產品多采用脈沖方式來控制，脈沖丟失以及實時性不足使得日系伺服均應用在較為低端的市場，而歐美系伺服多采用總線技術，最大的優勢在于它提供了非常大的靈活性。
今天，實時通信技術為運動控制滿足高性能系統的要求提供了通信基礎，2001年，B&R最早在利樂包裝的生產線上運行了具有劃時代意義的Ethernet POWERLINK技術，它使得50個伺服軸，和2000個I/O點的數據刷新達到了驚人的2.4mS，并且，它是基于標準Ethernet芯片的設計，無需ASIC，這是最早出現的實時通信技術，它的應用使得多軸之間的運動控制達到了新的高度，Bosch Rexroth的SERCOS通信技術采用光纖通信，高達12Mbps的通信速度融合IndraDriver智能型驅動器，2007年SIEMENS推出了新一代的RTE-ProfiNet它是一個基于以太網技術的實現，最開始，SERCOSI還是一個無法將運動和I/O指令運行在同一通道的，只能采用環網的拓撲，并且實用昂貴的光纖，而現在，SERCOSIII在此基礎上更好的融合了標準以太網通信，可以采用RJ45來通信，也將拓撲結構進行了拓展，這些都是技術的進步。
Rockwell AB的Kinetix 6000系列支持SERCOS通信接口，但是，SERCOS通信模塊非常的昂貴，而且為了實現較為復雜的電子凸輪設計需要配備高性能的ControlLogix CPU整體性價比并非很理想。
B&R提供的Ethernet POWERLINK技術目前是最廣為應用的實時通信技術，這主要是因為B&R在OEM市場獲得的巨大的客戶基礎而決定的，未來的市場可能主要是依賴于ProfiNet IRT,ModBus TCP/IP，因為這些有大型廠商支持的總線技術可能會依賴于其自身強大的市場資源推廣到較大的份額，而POWERLINK將尾隨其后，而SERCOS由于其狹窄的應用范圍而可能會最終占據較小的份額。
2.3 共直流母線伺服驅動技術
共直流母線技術的驅動器也由各個主要的廠商開始推出，SIEMENS推出了其新一代的驅動器Sinamic120和SIMOTION,而其T-CPU融合了運動控制技術，Bosch Rexroth的智能型驅動器IndraDriver也實現了采用了共直流母線技術，B&R的ACOPOSmulti，Rockwell AB的Kinetex 6000系列。
B&R ACOPOSmulti伺服驅動器
共直流母線技術的伺服驅動器通常可以帶有雙軸驅動模塊，例如:Bosch Rexroth的IndraDriver和B&R的ACOPOSmulti伺服驅動器，它們均有針對雙軸的應用模塊，這樣，通過共享直流母線單元而不是將直流單元集成到獨立的驅動器中，在多軸應用時它提供了一個非常大的成本節約方案，例如，B&R的ACOPOSmulti伺服驅動器在10個伺服軸以上的應用成本節約可達30%。
Rockwell AB提供了Kinetix 6000系列伺服驅動器，基于共直流母線設計.
2.4 一體化的軟件平臺
軟件平臺的集成化成為了未來的發展趨勢，B&R一直秉承著All In One的開發平臺設計理念，其Automation Studio融合了HMI、Motion、Control、Communication多種設計于一體，而Rockwell AB的RsLogix也將不同的產品設計融為一體，這些使得其產品設計變得更加簡單，而提供了客戶開發低學習成本，這個更重要的是一種站在整體的概念看機器的設計理念而非簡單的集成軟件為一體那么簡單。
2.5CAM 應用
對于卷筒紙裁切、瓦楞紙橫切、全息定位燙、包裝的熱封、細紗紗線成型、模切機器前沿送紙機構等等，眾多的機器設計中，CAM的應用非常廣泛，包括SIEMENS、B&R、Rockwell AB、Bosch Rexroth、Baomuller、LENZE等一眾廠商均在其伺服驅動器中內置了CAM功能，且其CAM曲線的設計能力能夠達到非常高的實現能力，例如B&R提供了6階64個多項式的描繪能力，而同樣SIEMENS的CAM集成到其工藝包中可以被應用到具體項目中，提供6階函數描繪能力，Bosch Rexroth的CAM也能夠實現較高的運行能力，在電子凸輪送紙機構、卷筒紙裁切領域也有大量的應用。
3. 未來發展
3.1 模塊化設計
為了提高系統的靈活性，能夠實現任意的方式的組合不同應用方案，各廠商提供了多種構想的模塊化設計，例如B&R的ACOPOSmulti伺服驅動器，將伺服逆變單元像PLC一樣安裝于底板，并且有多種靈活的編碼器模塊根據應用進行配置，而ACOPOS甚至可以直接接入帶有Profibus接口的CPU到驅動器上，并且也可以接入I/O，例如在印刷機的直接驅動中，模擬量的色標信號可以直接被接入到驅動器上，這種設計直接提高了運動控制與邏輯控制之間的響應匹配能力。而LENZE 9400系列伺服驅動器則提供了PLC和驅動器的連接，安全模塊、通信模塊、數頻、I/O等多種選擇，Baumuller也提供了在其B Max上的DriverPLC接入，CT的伺服驅動器可以直接插入I/O，CPU等，Rockwell AB的Kinetix 6000系列也是一種基于模塊化設計的多軸驅動方案，大大的節省了電柜空間，其滑扣安裝方式也使得接線更加簡便。
3.2 安全技術
機器的人性化設計必須考慮到人的安全，另外也包含了機器本身的安全，safety技術正在成為歐洲眾多廠商應用的必須，而國內，盡管運動控制的安全尚未多的應用，但是，越來越多的客戶開始關注安全問題，
在B&R中，將ACOPOS safety集成到伺服中，而L-force 9400高端伺服驅動器也將安全應用模塊集成到了其中，SM0，SM100等多種安全模塊可以選擇適應于不同的安全應用要求。
