一、什么是運動控制器

運動控制器就是控制電動機的運行方式的專用控制器：比如電動機在由行程開關控制交流接觸器而實現電動機拖動物體向上運行達到指定位置后又向下運行，或者用時間繼電器控制電動機正反轉或轉一會停一會再轉一會再停。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）。

運動控制器是一種電子設備，通常與運動控制軟件配合使用，用于控制機器人、數控機床和其他自動化設備移動或執行各種任務。

圖1

運動控制器的工作原理是將預定的控制方案、規劃指令轉變成期望的機械運動，實現機械運動精確的位置（點位、運動軌跡、插補等）控制、速度控制、加速度控制、轉矩或力的控制。

廣義的運動控制器按結構分類可分為PLC可編程邏輯控制器、單片機控制器、獨立式運動控制器、基于PC機的運動控制卡、網絡控制器等。

運動控制器主要分為三類，分別是PC-based（工控計算機）、專用控制器、PLC。其中，PC-based 運動控制器是一種基于個人計算機的開放式運動控制系統，它具有靈活性和可擴展性，但需要較高的技術水平；專用控制器是一種針對特定應用場景而設計的專用控制器，它具有較高的可靠性和穩定性；PLC 運動控制器則是一種基于可編程邏輯門陣列(PLC)的通用型控制器，它具有較高的性價比和適用范圍廣的特點。

運動控制器和PLC都是自動化控制系統中的重要組成部分，你中有我，我中有你，但它們的應用場景和側重功能有所不同。運動控制器主要用于控制步進電機、伺服電機等運動部件，而PLC則主要用于控制邏輯電路、人機界面等。

二、運動控制器的特點

（1）硬件組成簡單，把運動控制器插入PC總線，連接信號線就可組成系統；

（2）可以使用PC機已經具有的豐富軟件進行開發；

（3）運動控制軟件的代碼通用性和可移植性較好；

（4）可以進行開發工作的工程人員較多，不需要太多培訓工作，就可以進行開發。

三 常見的運動控制類型

點運動控制：即只需要終點位置，與運動的中間過程即運動軌跡無關。 相應的運動控制器要求定位速度快，在運動的加減速段采用不同的加減速控制策略。 為了使系統快速加速到設定速度，往往提前系統增益和增加加速度，在減速結束時采用S曲線減速控制策略。為了防止系統振動到位后，規劃到位，將適當降低系統增益。因此，點運動控制器通常具有在線控制參數和變量和減速曲線的能力。

連續軌跡運動控制：這種控制也稱為輪廓控制，主要用于傳統的數控系統，運動輪廓控制的切削系統。相應的運動控制器解決的問題是如何使系統在高速運動的情況下，既要保證系統加工輪廓的精度，又要保證刀具沿工件的輪廓運動。切削速度恒定。加工小段時具有多種程序預處理功能。

同步運動控制：指多軸之間的運動協調控制，可以在整個運動過程中由多軸同步，也可以在運動過程中局部速度同步，主要用于需要電子齒輪箱和電子凸輪的系統控制功能。工業有印染、印刷、造紙、軋鋼、同步剪板機等行業。相應運動控制器的控制算法常采用自適應前饋控制，自動調整控制量的幅值和相位，保證控制函數與干擾幅值相等，與進氣端相位相反，從而抑制周期性干擾，保證系統同步控制。

四、什么是PLC

可編程邏輯控制器是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。

五 、PLC的特點

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

（2）編程容易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數量比微型機指令要少得多，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單，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要計算機專業知識，就可進行編程。

（3）組態靈活。由于PLC采用積木式結構，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制系統的功能和規模，因此，可適用于任何控制系統。

（4）輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的優點之一，是針對不同的現場信號（如直流或交流、開關量、數字量或模擬量、電壓或電流等），均有相應的模板可與工業現場的器件（如按鈕、開關、傳感電流變送器、電機啟動器或控制閥等）直接連接，并通過總線與CPU主板連接。

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

六、運動控制器與plc的比較

運動控制主要涉及步進電機、伺服電機的控制，控制結構模式一般是：控制裝置+驅動器+（步進或伺服）電機。

控制裝置可以是PLC**系統，也可以是專用的自動化裝置（如運動控制器、運動控制卡）。**PLC系統作為控制裝置時，雖具有PLC系統的靈活性、一定的通用性，但對于精度較高，如插補控制，反應靈敏的要求時難以做到或編程非常困難，而且成本可能較高。

隨著技術進步和技術積累，運動控制器應運而生了，它把一些普遍性的、特殊的運動控制功能固化在其中—如插補指令，用戶只需組態、調用這些功能塊或指令，這樣減輕了編程難度，性能、成本等方面也有優勢。

也可以這樣理解：PLC的使用是一種普通的運動控制裝置。運動控制器是一種特殊的PLC，專職用于運動控制。

PLC 及運動控制器發展到今天，它們在功能、性能上已經非常接近了。只是形式上它們大多數仍然保留了原有的特征，即：運動控制器主要面向運動控制系統，伺服軸（運動軸）是它的主要控制對象；PLC 主要面向邏輯控制，IO（Digital 或 Analog）是它的主要控制對象。同時，大家也看到了運動控制器也有較強的 IO 能力，而 PLC 也具備運動控制的功能。

下面從以下幾個方面分析一下：

1、從編程語言來看，IEC61131-3 已經是這兩類控制器的標配，僅其擴展的語言模塊可以反映其應用的傾向性;兩者之間最大的不同是兩者具有不同的編程接口，使得它們具有不同的功能。PAC通常使用C或C ++進行編程，因此具有開放式體系結構并采用模塊化設計；而PLC通常使用Ladder Diagram(梯形圖)等低級語言進行編程,程序執行簡單，可以以有限的內存以及離散的輸入和輸出運行程序。

2 由于運動控制器的模塊提供了易于編程的功能，因此很容易將組件從PAC中裝卸。同時，簡化的編程使其能夠監視和控制成千上萬個輸入/輸出（I / O）。

而PLC是依賴電纜的控制系統，添加設備會增加額外的布線。使用傳統方法很難在緊湊的端子中布線，所以制造商現在使用的是預制電纜組件，而不是離散的點對點布線。

簡而言之，PLC和PAC的存儲容量和分布式I / O都在不斷進步，以適應工廠的需求。此外，現代的PLC和PAC通過工業物聯網連接，以確保數據的實時傳輸。隨著通過IoT連接的設備的集成，制造過程更加簡化，并提供了更好的網絡連接性。

3 控制對象不同：運動控制器主要控制運動部件，而PLC主要控制邏輯電路和人機界面。

PLC在小型自動化任務中表現良好，例如單機控制（使用觸發器進行開和關）或小規模的樓宇自動化（照明，溫度控制等）。所以，PLC是一種自然且具有成本效益的選擇。PAC則傾向于更復雜和大規模的自動化架構，特別適合于多域監視和控制。如先進智能的過程控制、運動控制、驅動控制、視覺應用程序和HMI等，既可以在單個平臺上運行，也能同時使用基于PC的軟件進行編程、監視和收集數據。

4 控制方式不同：運動控制器通常采用脈沖輸出或方向輸出等方式進行控制，而PLC通常采用開關量輸入和輸出進行控制。

5 從性能來看，兩者應該是不分伯仲。PLC 有已發展為 PAC（Programable Automation Controller）的，處理器性能非常強大，可作為多領域控制器；運動控制器也有從嵌入式一直到 IPC，能控制非常多的伺服軸，完成復雜的插補運算已不是問題。

6、從發展趨勢來看，PLC 與運動控制器仍然基于自己的特征在發展，并沒有看到明顯的被另一種所替代的趨勢。對運動控制來說，通常三個領域：CNC、RC（Robot Control）和 GMC（General Motion Control）。除了在 GMC 中普遍可以看到 PLC 的身影，CNC 與 RC 仍然是以運動控制器居多，因為這兩類應用 IO 通常不是主角。

真正的區別在于應用的傾向性，這使他們在形式上（端口配置、安裝、接線方便性等）顯出差異、在任務優先級處理上有差異，以便更好地服務于它針對的應用。

另外，性價比也是用戶選型主要考慮的因素，滿足應用需求的同時做到成本最優，也是以運動控制軸為主的控制器與以 IO 為主的控制器（PLC）仍然同時存在的理由。從技術發展來看，許多公司更傾向于在 ISA95 的 Level 2 層面配置專業的控制器與邊緣控制/計算單元搭配，來實現高性價比、模塊化、可擴展性及互操作性。

運動控制器和主打運動型 PLC 的差距在哪里？

運動控制器與 PLC 都有超過 40 年的歷史，相比較而言 PLC 的歷史更久遠。Galil 公司的運動控制器從 1983 年開始，Delta Tau 公司的運動控制器從1981 年開始，TRIO 公司的運動控制器從 1987 年開始。Modicon 公司 1968 年推出 Modicon 084，西門子公司 1983 年發布 Simatic S5。

以運動控制器為代表的廠家更關注運動控制本身，PLC 的應用對象更多，運動控制只是 PLC 關注的一個部分。PLC 所面對的運動控制都相對簡單，運動控制器所面對的運動控制則更復雜一些。

以倍福和貝加萊為代表的 PC based 的控制器，慢慢融合了 PLC 和 PC 的優點，形成了新一代的控制器，代表著控制領域的產業方向，特別是倍福以開放式開發平臺為載體，兼容并包 PLC、NC、CNC、Robotics、Vision 和 IoT 等技術，這是產業發展與需求的大趨勢。

從運動控制的角度來看，運動控制器和主打運動型的 PLC 在基礎的運動控制方面的差距在縮小，但是運動控制器在運動控制這一塊的積累與應用場景還是更深厚一些。