【導讀】隨著越來越多的技術廣泛應用於工業自動化


，我們已經進入了工業4.0時代。新技術不斷湧現，賦能人工智能和機器學習
、數據分析
、工業網絡、網絡安全和功能安全。然而，大多數工業自動化作為其他所有技術的核心，仍然依靠機器人和運動控製。

yundongkongzhiyudianjikongzhijingchangtongshichuxian
，youdianrangrenhunxiao。zhelianggegainianyoushenmequbie？zaigongyezidonghuazhong
，womenruhejiangqiadangdejiejuefanganyingyongyuqizhongyigegainian
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什麼是運動控製？

yundongkongzhishigongyezidonghuaxitongdezixitong。tatongbuhuakongzhiduogedianjilaiwanchengyixilieyundong。liru

，duozhoujixiebixuyaoduogedianjiwufengdixietongyunxingcainengzuochutedingdedongzuo。yundongkongzhizhuyaoyongyuguijiguihua
、速度規劃、插補算法和運動學轉換。運動控製係統經常出現在印刷、包裝和裝配應用中。

如下所示
，運動控製係統通常由以下主要組件組成：

●   運動控製器，可生成軌跡規劃，然後向電機驅動器提供控製命令。

●   電機驅動器，將運動控製器的控製命令（通常是速度或扭矩信號）轉換為更高功率電壓或電流信號來驅動電機

●   數個電機，可根據控製命令執行運動

●   位置傳感器
，將電機轉子的位置/速度數據提供給位置/速度控製器
，實現精確的位置/速度控製

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電機控製與運動控製

另一方麵，電機控製是更側重於控製電機旋轉的係統或技術。典型的電機控製係統調整單個電機的扭矩、suduheweizhideyigehuoduogecanshu，yidadaomubiaozhi。dianjideleixingbutong，qudongdianjideyaoqiuhejishukenenghuiyouhendachayi。dianjikongzhiqitongchangmeiyouguihuanengli（高級驅動器隻有簡單的位置和速度規劃能力）。因此，解釋電機控製和運動控製區別的簡單方法是：

●   電機控製是運動控製係統的一個環節（通常是電流環，在扭矩控製模式下工作）

●   但是，有時我們可能會混淆它們，因為電機控製的位置環/速度環/扭矩環既可以在電機控製器中使用
，也可以在運動控製器中使用

現在我們知道了這兩個係統之間的差異，顯而易見
，它們的設計要求及資源也大不相同。

dianjikongzhigengcezhongyushidianjizhengchangxuanzhuan，huozhegengqueqiedishuo，shihuanxiang。weilezuodaozheyidian，dianjikongzhiqixuyaoyugezhongchuanganqiduijie，chulimoniheshuzixinhao
，bingshengchengboxinglaiqudongdianji。suoyouzhexiedoufashengzaifeichangduandeshijianhuanlunei
，fanweicong50微秒到300微秒。

然而，運動控製通常充當係統監控器，需要在多個電機控製器之間、通過以太網（EtherCAT和TSN.）、CAN、RS485的數據等其他來源之間
，以及人機界麵（HMI）麵板的命令之間進行通信。如上所述，運動控製器還可以參與一些電機控製任務
，例如控製速度環、位置環，甚至扭矩環。因此，運動控製器的實時控製環路可以從100微秒到數百毫秒不等，具體取決於運動控製器參與的實際任務。

運動控製係統的設計

運動控製係統的設計可能相當複雜，涵蓋了電機控製
、工業網絡

、人機界麵、編解碼器、信息安全和功能安全等許多方麵。因此，它需要多個控製單元在係統中相互協調。

這裏就需要全套器件方便運動控製設計人員選擇——也是恩智浦及其廣泛的微控製器（MCU）和微處理器（MPU）產品組合的用武之地。

在電機控製器方麵
，恩智浦的Kinetis V MCU
、Kinetis E MCU
、LPC MCU和數字信號控製器（DSC）提供了多種選擇，從使用ARM®Cortex®-M0+內核控製簡單電機，到使用Cortex-M33內核或高效DSC內核在雙電機上運行FOC算法。使用備受歡迎的無閃存i.MX RT跨界MCU，可以同時精確控製更多電機。這些MCU不僅具有廣泛的處理能力可供選擇，還集成了非常適合電機控製的外設
，如高速的高精度ADC、高速比較器、靈活的電機控製定時器和PWM以及DSP加速度傳感器。故障檢測和自動關機等安全功能可以與這些器件提供的工業安全合規性無縫協作。

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而在運動控製器方麵，恩智浦提供i.MX RT跨界MCU和MPU產品線，包括Layerscape和i.MX係列處理器。這些器件支持集成豐富的工業通信接口
，例如以太網/IP、Profinet、EtherCAT和TSN等接口。多核架構為通信協議、運動軌跡規劃和實時環路控製提供了足夠的動力。它們還配備了先進的計時器，以支持多模式計數和靈活的脈衝串輸出。

如圖所示
，運動控製係統可以使用大量的MCU和MPU來實現多個電機驅動器
，促進各個機械臂協同運動

weilejiakuaiyundongkongzhixitongdeshangshi，womenpoqiexuyaoyizhongkuaisujianbiandegainianyanzhengheyuanxingzhizuofangfa。yinci，enzhipuyizhizaikaifacankaoshejipingtai，yitigongfengfudegongyeyundongkongzhigongnengbingfuhegongyezidonghuabiaozhun。womenzuijintuichulei.MX RT工業驅動開發平台，該平台基於i.MX RT跨界MCU，具有多電機控製、確定性通信和符合IEC 62443安全標準的基礎。四電機控製開發平台現已上市，可支持全套恩智浦產品
，包括i.MX RT跨界MCU和EdgeLock® SE050安全元件。這些器件協同工作，展示了工業電機控製係統所需的功能，例如電源管理、驅動四個電機、工業通信接口
、HMI觸摸麵板界麵和安全集成。

綜上所述，本文介紹了運動控製的定義
、電機控製和運動控製的區別，以及運動控製係統設計要求的行業趨勢。繼續關注恩智浦，了解更多電機控製解決方案。

作者：

Daniel Hou

恩智浦半導體工業邊緣處理大眾市場團隊技術營銷人員

Daniel Hou是(shi)恩(en)智(zhi)浦(pu)半(ban)導(dao)體(ti)工(gong)業(ye)邊(bian)緣(yuan)處(chu)理(li)大(da)眾(zhong)市(shi)場(chang)團(tuan)隊(dui)的(de)技(ji)術(shu)營(ying)銷(xiao)人(ren)員(yuan)，為(wei)工(gong)業(ye)細(xi)分(fen)市(shi)場(chang)的(de)新(xin)興(xing)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)用(yong)例(li)提(ti)供(gong)支(zhi)持(chi)。他(ta)之(zhi)前(qian)曾(zeng)在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)行(xing)業(ye)擔(dan)任(ren)過(guo)應(ying)用(yong)工(gong)程(cheng)和(he)市(shi)場(chang)營(ying)銷(xiao)方(fang)麵(mian)的(de)職(zhi)務(wu)，擁(yong)有(you)美(mei)國(guo)羅(luo)斯(si)-霍曼理工學院（Rose-Hulman Institute of Technology）電氣工程碩士學位。

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