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運(yùn)動(dòng)控制--未來先進(jìn)“智能制造”的核心
近年來，隨著運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)自動(dòng)化控制類產(chǎn)品，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)已成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，在自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位;而近年整合包括生產(chǎn)決策、整合制造、友善人機(jī)、節(jié)能環(huán)保加工及全球化生產(chǎn)決策，“智能制造”成為工廠自動(dòng)化的重要趨勢，其中運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)也在其中扮演主要關(guān)鍵角色，也是未來先進(jìn)“智造”的核心。
作為自動(dòng)化的一環(huán)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在強(qiáng)勁市場需求的推動(dòng)下，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。幾乎所有的“動(dòng)作”都跟運(yùn)動(dòng)控制有關(guān)。而現(xiàn)在越來越多的技術(shù)整合到系統(tǒng)之中，因此，運(yùn)動(dòng)控制不再只是控制“運(yùn)動(dòng)”，“智能控制”在制造的角色也日趨重要。
20世紀(jì)，在先進(jìn)國家如美國在強(qiáng)勁市場推動(dòng)之下，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段，在21世紀(jì)前，集中式控制系統(tǒng)稱霸自動(dòng)化設(shè)計(jì)世界，通過CPU由主機(jī)來管理馬達(dá)運(yùn)動(dòng)，不管是脈沖式或是通信式，均通過指令的下達(dá)來影響馬達(dá)的動(dòng)作，一個(gè)口令一個(gè)動(dòng)作，達(dá)成生產(chǎn)線的終極目標(biāo);但之后隨著PC系統(tǒng)加上DSP與 FPGA的發(fā)展，也讓運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)入了新階段。
與自動(dòng)化一起發(fā)展運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)跟著成長
運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的伺服系統(tǒng)(Servomechanism)，基本上可以說是一個(gè)相當(dāng)有歷史的技術(shù)。簡單地說，運(yùn)動(dòng)控制就是對機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。早期的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，主要是伴隨著CNC技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，以及工廠自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而共同發(fā)展，也因此在這些技術(shù)的發(fā)展同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制的技術(shù)也隨著系統(tǒng)的發(fā)展而開始變化。
運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，可分為泛用及專用兩類，泛用系從最初通過PLC整合運(yùn)動(dòng)模塊，到近年來PC-Based運(yùn)動(dòng)控制卡等產(chǎn)品的導(dǎo)入，至于專用系的部分，則是CNC控制器的持續(xù)發(fā)展，兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件發(fā)展，均已逐漸趨向頂峰，加上生產(chǎn)線逐漸復(fù)雜化，對前述兩層面的運(yùn)動(dòng)控制要求，也跟著擴(kuò)張。
由于生產(chǎn)線的復(fù)雜化，加上在系統(tǒng)上的“信息整合”需求，包括視覺與數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入，以及ERP及MES等制造管理系統(tǒng)的導(dǎo)入，也擴(kuò)張了前述各類控制器對信息整合的相關(guān)要求，讓運(yùn)動(dòng)控制在生產(chǎn)在線的角色不只是只有控制“運(yùn)動(dòng)”，對系統(tǒng)的整合性要求也日益增加。
另外，近年來工業(yè)機(jī)器人的蓬勃發(fā)展，也使得運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)馁|(zhì)變，如何搭配工業(yè)機(jī)器人與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，建立完整生產(chǎn)線的同步整合，也成為生產(chǎn)在線的新興課題。
由于運(yùn)動(dòng)控制的目標(biāo)，是要完成生產(chǎn)線流程制造產(chǎn)品，在中間的運(yùn)動(dòng)控制過程，其實(shí)并不是最最重要，反而是如何能正確實(shí)時(shí)的達(dá)到要求，才是最重要的功能;加上現(xiàn)在各種產(chǎn)品精細(xì)度要求愈來愈高，對制程要求也愈來愈嚴(yán)苛，而運(yùn)動(dòng)控制講究實(shí)時(shí)與精準(zhǔn)，要達(dá)到最佳化，就得整合各種相關(guān)技術(shù)，這樣的整合被視為難度最高的控制技術(shù)。
如何整備，或許是自動(dòng)化廠商目前面臨的重要課題，而運(yùn)動(dòng)控制似乎已經(jīng)不只是運(yùn)動(dòng)的控制，在制程控制中逐漸成為重要的發(fā)展面向。