电机控制与运动控制的区别分析
导语：工业控制主要分两个方向，一个是运动控制，通常用于机械领域;另一个就是过程控制，通常使用于化工领域。而运动控制指的是一种起源于早期的伺服系统，基于电动机的控制，以实现物体对角位移、转矩、转速等等物理量改变的控制。 作为一个工控人，时常都会说到运动控制。那么，在工业控制与自动化领域中，运动控制到底指的是什么呢? 工业控制主要分两个方向，一个是运动控制，通常用于机械领域;另一个就是过程控制，通常使用于化工领域。而运动控制指的是一种起源于早期的伺服系统，基于电动机的控制，以实现物体对角位移、转矩、转速等等物理量改变的控制。 电机控制与运动控制 在上面的定义中，有提到电机控制，但电机控制和运动控制是不同的。 从关注点来说，电机控制(这里指伺服电机)主要关注的是控制单个电机的转距、速度、位置中的一个或多个参数达到给定值。而运动控制主要关注点在于协调多个电机，完成指定的运动(合成轨迹、合成速度)，比较着重轨迹规划、速度规划、运动学转换;比如数控机床里面要协调XYZ轴电机，完成插补动作。 电机控制常常作为运动控制系统的一个环节(通常是电流环，工作在力矩模式下)，更着重于对电机的控制，一般包括位置控制、速度控制、转矩控制三个控制环，一般没有规划的能力(有部分驱动器有简单的位置和速度规划能力)。 运动控制往往是针对产品而言的，包含机械、软件、电气等模块，例如机器人、无人机、运动平台等等，是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动的一种控制。 两者有部分内容是重合的：位置环/速度环/转距环可以在电机的驱动器中实现，也可以在运动中实现，因此两个属于容易混淆。 基本架构组成 一个运动控制系统的基本架构组成包括： 运动：用以生成轨迹点(期望输出)和闭合位置反馈环。许多也可以在内部闭合一个速度环。 运动主要分为三类，分别是PC-Based、专用、PLC。其中PC-Based运动在电子、EMS等行业被广泛应用;专用的代表行业是风电、光伏、机器人、成型机械等等;PLC则在橡胶、汽车、冶金等行业备受青睐。 驱动或放大器：用以将来自运动的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。 执行器：如液压泵、气缸、线性执行机或电机，用以输出运动。 反馈传感器：如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等，用以反馈执行器的位置到位置，以实现和位置控制环的闭合。 众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。 从运动看运动控制 运动控制的出现更加促进机电控制的解决方案，比如以前凸轮和齿轮都需要机械结构实现，现在可以使用电子凸轮、电子齿轮来实现，消除了机械实现过程的回程、摩擦和磨损等。 成熟的运动控制产品不仅仅需要提供路径规划、前瞻控制、运动协调、插补、运动学正逆解和驱动电机的指令输出等，还需要具备工程配置软件(如SIMOTION的SCOUT)、语法解释器(不仅是指自己的语言，而且包括IEC-61131-3的PLC语言支持)、简单的PLC功能、PID控制算法实现、HMI交互接口、故障诊断接口，高级的运动还能够实现安全控制等。 运动控制之发展趋势 就运动来说，随着行业应用的扩展，中国运动控制市场逐渐成熟，在机床、雕刻机、半导体、工业机器人、EMS、物料搬运等多数下游机械行业均取得不错的发展。尤其在锂电池、工业机器人、半导体、EMS等行业，欧美和日本运动控制厂商表现突出，拥有较强的综合竞争优势。 由于运动控制的目标，是要完成生产线流程制造产品，在中间的运动控制过程，其实并不是最最重要，反而是如何能正确实时的达到要求，才是最重要的功能;加上现在各种产品精细度要求愈来愈高，对制程要求也愈来愈严苛，而运动控制讲究实时与精准，要达到最佳化，就得整合各种相关技术，这样的整合被视为难度最高的控制技术。 专用在一段时间内仍将是工业机器人行业主要的运动类型。半导体行业PC-Based运动控制市场发展稳定，增速在17%左右。物流行业对机器视觉功能的需求增加，导致PC-Based比例也逐步增加。在传统印刷机械上仍然以PLC运动为主，PC-Based运动的应用刚刚起步，在新兴的数码印刷机械上使用较多，未来将小幅增长。
