當(dāng)今的自動(dòng)化應(yīng)用中，智能型技術(shù)發(fā)展方興未艾，例如分布式運(yùn)動(dòng)控制，其中所有信息與控制均由中央服務(wù)器推送至自動(dòng)化系統(tǒng)的邊緣裝置，這種設(shè)計(jì)大量節(jié)約了時(shí)間與金錢(qián)，儼然形成一種趨勢(shì)。然而各廠(chǎng)商推出的分布式運(yùn)動(dòng)控制并非全然相同，選擇錯(cuò)誤的布署方式可能導(dǎo)致問(wèn)題叢生，之后再修正將更加費(fèi)資耗時(shí)。如何滿(mǎn)足不同的規(guī)格及提供符合需求的解決方案，將是最行之有效的應(yīng)對(duì)之道。
分布式控制省錢(qián)省時(shí)
雖然不易取得整體市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但整體趨勢(shì)清楚顯示分布式運(yùn)動(dòng)控制的崛起，而審視供貨商的生產(chǎn)項(xiàng)目，亦可發(fā)現(xiàn)各公司在此領(lǐng)域退出的產(chǎn)品日益增加，諸如汽車(chē)、封裝、半導(dǎo)體及面板制造等自動(dòng)化密集產(chǎn)業(yè)，對(duì)此技術(shù)的運(yùn)用也愈來(lái)愈普遍。
在2000年代之前，分布式運(yùn)動(dòng)控制并不普及。相反的，自動(dòng)化設(shè)計(jì)師必須全盤(pán)接受集中式控制系統(tǒng)，由主機(jī)（如PLC）管理馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)，此種控制方式缺點(diǎn)是需要大量布線(xiàn)，一部伺服馬達(dá)可能需要多條布線(xiàn)，才能從馬達(dá)所在位置將編碼器回授、感應(yīng)器輸出及其它訊號(hào)回傳至中央控制器。根據(jù)已公布的資料估算，每個(gè)軸最多可能需要25條布線(xiàn)。建置如此復(fù)雜的系統(tǒng)相當(dāng)困難，常出現(xiàn)線(xiàn)纜束過(guò)粗不易維修或無(wú)法提供可靠服務(wù)的情況。
相較之下，分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可減少甚至解決這些問(wèn)題。由于控制功能就位在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部或周?chē)?，從中心點(diǎn)至各運(yùn)動(dòng)軸的布線(xiàn)需求大幅減少，除使布線(xiàn)作業(yè)更輕松外，并可有效降低安裝成本。而分布式系統(tǒng)可有效串聯(lián)短程控制以達(dá)到較遠(yuǎn)距離，使整體控制范圍擴(kuò)大，則是另一項(xiàng)額外的效益。
而分布式系統(tǒng)若能設(shè)計(jì)及建置得宜，將可減少外在因素造成系統(tǒng)確定性的影響。由于因網(wǎng)絡(luò)壅塞或中央控制器涌入太多要求，會(huì)造成系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間延遲，是透過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)作控制的一大隱憂(yōu)。雖然使用高輸送量或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)能克服網(wǎng)絡(luò)壅塞，不過(guò)卻無(wú)法處理中央控制器涌入太多要求的情況，但使用智能型遠(yuǎn)程裝置可將網(wǎng)絡(luò)流量減至最低，提供解決上述問(wèn)題的可行方案。
決定變動(dòng)的臨界點(diǎn)
盡管分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有這么多效益，但由于會(huì)產(chǎn)生其它額外成本，并非在所有環(huán)境中都適合建置。不過(guò)在多數(shù)情況下，分布式運(yùn)動(dòng)控制顯然是最符合成本效益的解決方案。以模擬建置得出的結(jié)論，總成本將可節(jié)省約20~60%左右，其中包括材料、安裝人工、安裝時(shí)間以及建置復(fù)雜驅(qū)動(dòng)面板所需工時(shí)。
而之所以節(jié)省總成本會(huì)有那么大范圍區(qū)間的差別，主要影響取決于設(shè)定的項(xiàng)目范圍和目的。每增加一部馬達(dá)，便隨之累積所節(jié)省的成本，使用愈多馬達(dá)就能節(jié)省愈高成本，當(dāng)增加到某一程度后，原本的線(xiàn)性累積效應(yīng)會(huì)加速擴(kuò)大，變得非常顯著。
雖然分布式控制并非總是最佳解決方案，但平均來(lái)說(shuō)，只要約有八部馬達(dá)參與系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)，就應(yīng)該建置分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)然最精確的數(shù)字會(huì)視個(gè)別情況而有不同，但只要馬達(dá)總數(shù)多于八部，布線(xiàn)，安裝人工與維修所節(jié)省的成本，就能超過(guò)任何額外增加的支出。
解決方案的考慮點(diǎn)
當(dāng)完成評(píng)估并決定實(shí)行分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)之后，將會(huì)需要決定該執(zhí)行何種解決方案，這中間有許多考慮點(diǎn)。首要考慮條件為「補(bǔ)間控制功能」，這是讓系統(tǒng)有能力轉(zhuǎn)化復(fù)雜形狀或軌跡，成為馬達(dá)可執(zhí)行的條件。有了補(bǔ)間控制功能，加上正確的馬達(dá)安排，1D響應(yīng)也可以抵達(dá)曲線(xiàn)或線(xiàn)型2D、3D空間路徑上的目的地。
確定性系統(tǒng)也是另一個(gè)重要的考慮點(diǎn)，確定性的感念可能不甚具體，但實(shí)時(shí)響應(yīng)能力則是確定性系統(tǒng)的核心。所謂確定性系統(tǒng)是在指定時(shí)間內(nèi)必然采取行動(dòng)的系統(tǒng)，這段時(shí)間通常根據(jù)系統(tǒng)頻率而定，如果系統(tǒng)可以一秒、一毫秒、一微秒或任何其它時(shí)間單位內(nèi)響應(yīng)，就可稱(chēng)為確定性系統(tǒng)。
同步化能力也同樣重要，它可控制馬達(dá)同時(shí)停止和啟動(dòng)。以輸送帶為例，驅(qū)動(dòng)輸送帶前進(jìn)的所有單軸馬達(dá)必須一起啟動(dòng)和停止，要達(dá)成此一協(xié)調(diào)動(dòng)作，可能涉及控制器至控制器、馬達(dá)至馬達(dá)、馬達(dá)至I/O各段路徑間的同步化。而整合程度則是另一項(xiàng)值得關(guān)注的重要特性，這可能涉及多個(gè)領(lǐng)域，例如整合運(yùn)動(dòng)和I/O在同一控制回路中的能力，或整合同一回路中多種不同類(lèi)型馬達(dá)的能力。
最后，解決方案中的軟件接口也是判斷優(yōu)劣的基本要素。接口可以是基于各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放資源的整合方案，或者是特定系統(tǒng)的專(zhuān)屬接口。標(biāo)準(zhǔn)軟件接口可以大幅減少工程師和技師的訓(xùn)練時(shí)間，因?yàn)椴恍枰獙W(xué)習(xí)新的接口，這也可視為保護(hù)訓(xùn)練投資的一種方式。
研華的最佳解決方案
運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)具有高度區(qū)隔性，使用族群的要求也各不相同。效能極高、功能眾多的運(yùn)動(dòng)控制解決方案固然很好，但常因價(jià)格昂貴而造成大部分業(yè)者過(guò)于沉重的負(fù)擔(dān)。
AMAX-2000系列是專(zhuān)為機(jī)臺(tái)自動(dòng)化業(yè)者設(shè)計(jì)的最佳解決方案，包含運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集模塊和嵌入式軟件包（Windows CE、IEC-61131-3 SoftLogic、PLCopen運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)模塊）。涵蓋五大特點(diǎn)：可客制化函數(shù)模塊、直立式鋁軌安裝方式、前出線(xiàn)設(shè)計(jì)、可插拔的高密度配線(xiàn)端子模塊設(shè)計(jì)及一體成型的產(chǎn)品機(jī)殼。
研華已經(jīng)將此開(kāi)放架構(gòu)概念拓展至硬件層面，其運(yùn)動(dòng)控制器的輸出普遍通用，因此可以控制不同品牌的脈沖式伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，此功能讓使用者不再需要強(qiáng)制規(guī)定解決方案中使用特定類(lèi)型的馬達(dá)，而是可以依照既有需求布署最適合的馬達(dá)，讓整個(gè)布署建置充滿(mǎn)彈性。
如果應(yīng)用夠復(fù)雜，布署分布式運(yùn)動(dòng)控制解決方案既可省錢(qián)，又可縮短安裝時(shí)間，其中的損益臨界點(diǎn)視個(gè)別情況而定。不變的原則是，系統(tǒng)如果需要較多馬達(dá)，則最好采取分布式運(yùn)動(dòng)控制。而在建置分布式控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮是否具備補(bǔ)間控制、時(shí)間確定性、同步化、整合程度、軟件接口及其它各項(xiàng)規(guī)格。并確認(rèn)所選擇的解決方案沒(méi)有過(guò)度設(shè)計(jì)或缺乏靈活性等缺點(diǎn)，也需確定該解決方案符合各項(xiàng)要求。
遵循上述指導(dǎo)原則，將可做出正確的選擇，一旦選擇正確，分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能為整個(gè)企業(yè)省下可觀(guān)的時(shí)間與金錢(qián)。
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