【技术进展】智能运动控制的最新趋势

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现代制造业侧重于最大限度地减少工程需求，并通过将复杂的序列分解成功能机器模块以及将机械、电子和软件连接在一起，来推动机器运动控制的发展。

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在过去十年里，制造业、包装和其它消费品系统发展很快，尤其是在运动控制方面。因此，在机器开发过程中，如何定义、处理和实施运动控制技术，也在不断发展。消费者想要 ( 并期待) 高度定制化的产品，公司希望能够在市场上获得垄断地位，能获得巨大的利润。无论是个性化的运动鞋、汽水瓶，还是最新定制的豪华汽车，制造独特的产品都需要一个配置了运动控制技术、响应迅速的生产车间，可以快速、轻松地适应不断变化的需求。

制造领域的最新发展要求技术和方法侧重于最大限度地减少工程需求，并通过将复杂的序列分解成功能机器模块以及将机械、电子和软件连接在一起，来推动机器运动控制的发展。

下面所列的智能运动控制趋势、过程和工具，使得OEM和机器制造商在日益灵活的环境中，最大限度的发挥其系统的作用。

先进的模块化

由于对灵活生产日益增长的需求，现代机械工程已经朝着更加模块化的方式发展。复杂的机器需要强大而统一的自动化系统来实现多轴运动。

现在，行业领导者希望基于统一的架构将机械和软件结合在一起，以实现最高的效率。多年来，机器制造商一直被要求提供运动控制技术模块，但现在的先进系统包括结构化和统一的控制技术、先进的现场总线网络、独立于制造商的标准以及灵活的定制功能。

先进的技术模块可提供易于参数化的驱动解决方案。由于具有机器人作为核心，多轴编程变得像单轴编程一样简单( 见图1)。例如，在带预编程模块的绕线机中，已经内置了所有功能，工程师通过简单地设置正确的参数，就可以编程实现从绕线到张力控制等任何功能。无需担心需要为每个函数编写代码。添加或减少模块和设备，只需要进行简单、广泛应用的基本配置就可以完成。然后，工程师通过选择或取消选择模块或参数，就可以轻松进行定制。

图 1: 通过使用应用程序模板，添加单个模块，可以轻松地开发运动控制概念。图片来源: Lenze

通过正确的模块化编程解决方案，工程师只需要花费完成手动编写代码所需时间的20%，就可以完成多达80% 的应用程序组态。无需测试、搜索错误、修复、然后再次测试。无需花费大量时间来了解代码最初是如何编写的，只需要优化某个简单的函数即可。

标准应用程序模板

过去，没有人愿意花时间为进料输送机编程。而现在，也根本没有必要这样做。领先的OEM 制造商已经向着更先进的模块化运动控制解决方案迈进，因为这些解决方案可以轻松的实现参数化，而且通过部署基于常用机器功能的、预先配置标准应用技术模块，还可以简化机器工程设计 ( 参见图 2)。

图 2: 用于模块化机器控制编程功能和预先测试驱动功能的标准化软件。

即使是项目特有的功能，也可以轻松的集成到模块中，并可重复使用，从而在各种机器类型中构建机械结构。现在，无论是定制的生产流程、凸轮轮廓、切割和密封、多传送带协调，还是更复杂的拾取机器人应用，都可以使用应用程序模版，通过添加单个模块，就可以非常容易的来开发运动控制概念。

例如，某包装机械OEM 制造商生产宠物食品包装机，正在寻求过渡到一个更有效的运动控制解决方案。通过标准化的机器模块， 使用更少的非标部件， 这样公司在机器设计上就具有更大的灵活性。其结果是:OEM 厂商减少了30% 的工程设计工作，包括规范、实施和调试等。

机器自动化的整体方法

它不只是简单地连接驱动器、将数据传输到信息系统。OEM 和机器制造商将致力于响应多变的市场需求。随着对上市时间的要求越来越高，制造商希望生产定制产品并快速更改，同时它们也希望机器能够快速响应这些变化。我们距离单台机器自动适应来生产独特产品的目标不远了。

OEM 厂商需要以一致、灵活、易于更新或改进的方式来实现所有机器的自动化。因此，在运动控制和自动化领域中，下一个要实现的目标是采用整体的机器设计方法。

运动控制供应商更紧密的与OEM 厂商合作，实现整个系统的概念设计，以最有效的方式运行机器，从可视化到软件工具、到驱动器、电机和轴承。在各个方面都保持一致的完整系统，更有可能满足当今和未来消费品行业的苛刻要求。

关键概念：

■ 由于对灵活生产日益增长的需求，现代机械工程已经朝着更加模块化的方式发展。

■ 在运动控制和自动化领域中， 下一个要实现的目标是采用整体的机器设计方法。