PLC能取代運(yùn)動(dòng)控制器嗎？

一、什么是運(yùn)動(dòng)控制器？

運(yùn)動(dòng)控制器就是控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式專(zhuān)用控制器：比如電動(dòng)機(jī)在由行程開(kāi)關(guān)控制交流接觸器而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)物體向上運(yùn)行達(dá)到指定位置后又向下運(yùn)行，或者用時(shí)間繼電器控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)一會(huì)停一會(huì)再轉(zhuǎn)一會(huì)再停。運(yùn)動(dòng)控制在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要比在專(zhuān)用機(jī)器中應(yīng)用更復(fù)雜，因?yàn)楹笳哌\(yùn)動(dòng)形式更簡(jiǎn)單，通常被稱(chēng)為通用運(yùn)動(dòng)控制（GMC）。

運(yùn)動(dòng)控制器的特點(diǎn)

（1）硬件組成簡(jiǎn)單，把運(yùn)動(dòng)控制器插入PC總線(xiàn)，連接信號(hào)線(xiàn)就可組成系統(tǒng)；

（2）可以使用PC機(jī)已經(jīng)具有的豐富軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)；

（3）運(yùn)動(dòng)控制軟件的代碼通用性和可移植性較好；

（4）可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作的工程人員較多，不需要太多培訓(xùn)工作，就可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

運(yùn)動(dòng)控制器的控制形式

點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制：即僅對(duì)終點(diǎn)位置有要求，與運(yùn)動(dòng)的中間過(guò)程即運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)關(guān)。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器要求具有快速的定位速度，在運(yùn)動(dòng)的加速段和減速段，采用不同的加減速控制策略。

在加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了使系統(tǒng)能夠快速加速到設(shè)定速度，往往進(jìn)步系統(tǒng)增益和加大加速度，在減速的末段采用s 曲線(xiàn)減速的控制策略。為了防止系統(tǒng)到位后震動(dòng)，規(guī)劃到位后，又會(huì)適當(dāng)減小系統(tǒng)的增益。所以，點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制器往往具有在線(xiàn)可變控制參數(shù)和可變加減速曲線(xiàn)的能力。

連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制：該控制又稱(chēng)為輪廓控制，主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)、切割系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)輪廓控制。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器要解決的題目是如何使系統(tǒng)在高速運(yùn)動(dòng)的情況下，既要保證系統(tǒng)加工的輪廓精度，還要保證刀具沿輪廓運(yùn)動(dòng)時(shí)的切向速度的恒定。對(duì)小線(xiàn)段加工時(shí)，有多段程序預(yù)處理功能。

同步運(yùn)動(dòng)控制：是指多個(gè)軸之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制，可以是多個(gè)軸在運(yùn)動(dòng)全程中進(jìn)行同步，也可以是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的局部有速度同步，主要應(yīng)用在需要有電子齒輪箱和電子凸輪功能的系統(tǒng)控制中。產(chǎn)業(yè)上有印染、印刷、造紙、軋鋼、同步剪切等行業(yè)。相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制器的控制算法常采用自適應(yīng)前饋控制，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制量的幅值和相位，來(lái)保證在輸進(jìn)端加一個(gè)與干擾幅值相等、相位相反的控制作用，以抑制周期干擾，保證系統(tǒng)的同步控制。

二、什么是PLC？

可編程邏輯控制器是種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。

PLC的特點(diǎn)

（1）可靠性高。由于PLC大都采用單片微型計(jì)算機(jī)，因而集成度高，再加上相應(yīng)的保護(hù)電路及自診斷功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。

（2）編程容易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語(yǔ)句，其數(shù)量比微型機(jī)指令要少得多，除中、高檔PLC外，一般的小型PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡(jiǎn)單，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，就可進(jìn)行編程。

（3）組態(tài)靈活。由于PLC采用積木式結(jié)構(gòu)，用戶(hù)只需要簡(jiǎn)單地組合，便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模，因此，可適用于任何控制系統(tǒng)。

（4）輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的最大優(yōu)點(diǎn)之一，是針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)（如直流或交流、開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量或模擬量、電壓或電流等），均有相應(yīng)的模板可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件（如按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感電流變送器、電機(jī)啟動(dòng)器或控制閥等）直接連接，并通過(guò)總線(xiàn)與CPU主板連接。

（5）安裝方便。與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC的安裝既不需要專(zhuān)用機(jī)房，也不需要嚴(yán)格的屏蔽措施。使用時(shí)只需把檢測(cè)器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC的I/O接口端子正確連接，便可正常工作。

（6）運(yùn)行速度快。由于PLC的控制是由程序控制執(zhí)行的，因而不論其可靠性還是運(yùn)行速度，都是繼電器邏輯控制無(wú)法相比的。近年來(lái)，微處理器的使用，特別是隨著單片機(jī)大量采用，大大增強(qiáng)了PLC的能力，并且使PLC與微型機(jī)控制系統(tǒng)之間的差別越來(lái)越小，特別是高檔PLC更是如此。

三、運(yùn)動(dòng)控制器與PLC的區(qū)別

運(yùn)動(dòng)控制主要涉及步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的控制，控制結(jié)構(gòu)模式一般是：控制裝置+驅(qū)動(dòng)器+（步進(jìn)或伺服）電機(jī)。

控制裝置可以是PLC系統(tǒng)，也可以是專(zhuān)用的自動(dòng)化裝置（如運(yùn)動(dòng)控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡）。PLC系統(tǒng)作為控制裝置時(shí)，雖具有PLC系統(tǒng)的靈活性、一定的通用性，但對(duì)于精度較高，如-插補(bǔ)控制，反應(yīng)靈敏的要求時(shí)難以做到或編程非常困難，而且成本可能較高。

隨著技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)積累，運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)運(yùn)而生了，它把一些普遍性的、特殊的運(yùn)動(dòng)控制功能固化在其中—如插補(bǔ)指令，用戶(hù)只需組態(tài)、調(diào)用這些功能塊或指令，這樣減輕了編程難度，性能、成本等方面也有優(yōu)勢(shì)。

因此，可以這樣理解：PLC的使用是一種普通的運(yùn)動(dòng)控制裝置。運(yùn)動(dòng)控制器是一種特殊的PLC，專(zhuān)職用于運(yùn)動(dòng)控制。