時(shí)間:2021-04-12 11:28:23來源: 智造商
其實(shí)很多年前剛?cè)胄械臅r(shí)候有被問過“伺服和變頻器的區(qū)別”,這和“PLC 與運(yùn)動控制器的區(qū)別”有異曲同工之妙。如果大家討論這個(gè)是為了應(yīng)付老師的考試,那全當(dāng)我沒說,如果是為了能了解一下這兩種產(chǎn)品的有趣內(nèi)涵,倒是一件不錯的樂事。
PLC 可編程邏輯控制器和運(yùn)動控制器都是根據(jù)產(chǎn)品的用途來命名的,但是 PLC 進(jìn)入市場更早,運(yùn)動控制器則是更早的使用了 Motion Control 的縮寫 MC 來命名,顯得更洋氣。在硬件產(chǎn)品很貴的年代,由于 PLC 一般是非實(shí)時(shí)系統(tǒng),而運(yùn)動控制器必須使用實(shí)時(shí)系統(tǒng)來保證運(yùn)動控制的有效性和動態(tài)性能,因此一般硬件開銷比較大,也比較貴,在“貴的就是好的”思維慣性下,顯得比 PLC 更加高端。
但是隨時(shí)控制類產(chǎn)品的控制芯片的發(fā)展,運(yùn)動控制器來兼容 PLC 等功能會相對比較容易,而且隨著 CODESYS 等軟件平臺將 CNC、MC、PLC 的功能融合在一起,這種控制類產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)趨同,而區(qū)別主要體現(xiàn)在軟件上的趨勢,使得要區(qū)分帶有運(yùn)動控制的 PLC 與運(yùn)動控制器的差別越來越難了,也越來越是紙面上的探討了。而實(shí)際的用戶體驗(yàn)已經(jīng)非常的相似了,主要區(qū)別只體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境的開發(fā)程度上。一般 PLC 由于都是業(yè)界大佬所推,所以都相對比較封閉。而運(yùn)動控制器很多都是陽春白雪的出身,因此都是小而美的設(shè)計(jì),更需要與其他產(chǎn)品兼容。
未來對于 PLC 和運(yùn)動控制市場,一定會有類似 PC 市場的變化,即軟件和硬件分離的趨勢。PLC 功能和運(yùn)動控制功能只是軟件包的不同選擇,注重差異化的服務(wù),集中了大大小小多樣性的公司;而硬件平臺的主要功能是提供高性價(jià)比和可靠性的產(chǎn)品,往往會被少數(shù)大企業(yè)所把持。因此,談?wù)? PLC 和運(yùn)動控制器的差別,就會和 PC 平臺里面討論品牌機(jī)和兼容機(jī)一樣,隨著消費(fèi)者的逐漸成熟而消失。未來也許會出現(xiàn)“魯大師”一樣的產(chǎn)品來評價(jià)您的 PLC 和運(yùn)動控制器,我們還是拋開感性的認(rèn)識,玩玩這些跑分軟件就好。
曹海笑|KEBA 中國
運(yùn)動控制器的分類還是有簡易性和高性能之分,PLC 架構(gòu)適合作簡易應(yīng)用,也就是精度要求不高、軸數(shù)有限的總線型或脈沖型應(yīng)用;而高性能運(yùn)動控制器則主要滿足多軸和高精度、高實(shí)時(shí)響應(yīng)以及復(fù)雜運(yùn)動軌跡的應(yīng)用需求。
未來的運(yùn)動控制器,從性能上不但可以滿足更高性能的運(yùn)動控制要求,同時(shí)也能夠處理圖像和視覺信號,完成預(yù)測性維護(hù)和自適應(yīng)控制等基于數(shù)據(jù)分析的高級應(yīng)用,同時(shí)一些面向數(shù)字孿生應(yīng)用需求的功能,也可以在高性能大容量的運(yùn)動控制器中得以實(shí)現(xiàn),滿足從單機(jī)到對整個(gè)工藝的控制、管理和優(yōu)化。另外,關(guān)于運(yùn)動控制器和運(yùn)動控制型 PLC,兩者的區(qū)別主要在于定位的應(yīng)用場景不同,相對來說各個(gè)廠家的運(yùn)動控制器都比運(yùn)動型 PLC 定位要高端些。運(yùn)動控制器在設(shè)計(jì)之初,即定位用于伺服軸的控制,主要性能指標(biāo)包括控制的軸數(shù)、掃描時(shí)間、總線類型、特定的伺服系列等等。而運(yùn)動型 PLC 設(shè)計(jì)首先考慮的是和 PLC 相關(guān)的參數(shù),包括 IO 擴(kuò)展能力、通訊擴(kuò)展能力,而后才會考慮如果要帶軸是走脈沖還是總線,對應(yīng)的伺服類型范圍比較廣。在功能上,的確目前運(yùn)動型 PLC 在伺服的控制功能上,與運(yùn)動控制器差距不大了。但是由于在設(shè)計(jì)之初的定位不同,因此控制芯片的選型和總線掃描時(shí)間的快慢上還是差距很大的。這個(gè)會導(dǎo)致兩者性能和價(jià)格定位上的區(qū)別。所以配置方案的時(shí)候,用戶一般會根據(jù)機(jī)器性能要求和可接受的價(jià)格來做選型,將幾個(gè)因素做綜合的考慮。另一方面,并非每個(gè)用戶都追求極致的性價(jià)比,很多時(shí)候夠用就行。一般還要考慮包括品牌的影響力、服務(wù)、自身機(jī)器行業(yè)定位...等等。這些因素都會導(dǎo)致選型配置上的差異。
當(dāng)然,我們做這兩者的比較,一般會限定在同一品牌上。因?yàn)橥黄放撇艜谠O(shè)計(jì)的時(shí)候做產(chǎn)品系列定位的區(qū)分,面向不同的用戶或者應(yīng)用。而不同品牌間的比較就沒多大意義,因?yàn)橥瑯拥墓δ芸赡艽蠹叶寄軐?shí)現(xiàn),但是背后的軟實(shí)力卻是各有所長、見仁見智了。
喬锃|施耐德電氣
隨著微處理器,工業(yè)以太網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)運(yùn)動控制器與具有運(yùn)動控制能力的 PAC 自動化控制器之間在應(yīng)用層面的性能表現(xiàn)已沒有明顯差異。雖然在某些需要極高同步性能的場景下,專用運(yùn)動控制器仍有一席之地,但在廣泛的工業(yè)伺服應(yīng)用中,具備高速千兆網(wǎng)絡(luò)和高性能處理器的 PAC 或 PC 已經(jīng)能夠勝任大部分用戶的需求。此外,用戶對于運(yùn)動控制的需求已不僅僅局限于運(yùn)動控制性能本身,易于使用的集成開發(fā)環(huán)境、伺服的預(yù)測性維護(hù)、內(nèi)置機(jī)器學(xué)習(xí)、增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)安全、以及面向 IOT 的設(shè)計(jì)...等都是未來控制器的發(fā)展方向。比如羅克韋爾自動化的 CompactLogix 5480 控制器就是一款具備高擴(kuò)展能力的,面向高性能伺服應(yīng)用的邊緣計(jì)算平臺,能夠幫助用戶有效提升設(shè)備性能和生產(chǎn)效率。
梁琦|羅克韋爾自動化
當(dāng)初運(yùn)動控制器的產(chǎn)生就是為了解決 PLC 在運(yùn)動控制上的不足,但隨著技術(shù)的發(fā)展,能夠同時(shí)完成 PLC 功能(即我們常說的邏輯控制)和運(yùn)動控制的控制器也越來越多,PLC 和專用運(yùn)動控制器之間的界限也變得越來越模糊。這方面,倍福的控制器其實(shí)一直都在秉持這個(gè)技術(shù)理念 —— 在基于 PC 的控制平臺上,邏輯控制、運(yùn)動控制和其它 HMI、視覺等應(yīng)用都是整個(gè)控制平臺的一部分,并無縫銜接。
蔡敏科|倍福自動化
運(yùn)動控制型 PLC 其實(shí)本身就是運(yùn)動控制器和 PLC 的集合,理論上可以代替一臺單純的 PLC 和一臺單純的運(yùn)動控制器。并且由于二者物理上使用同一套 CPU 和內(nèi)存,它們之間的指令和數(shù)據(jù)傳輸無須受限于任何硬件網(wǎng)絡(luò),這使得 PLC 對運(yùn)動過程的干預(yù)更加靈活。甚至 PLC 可以每個(gè)周期,比如 1ms,向運(yùn)動控制器發(fā)送目標(biāo)位置;或者在目標(biāo)動作執(zhí)行的任何階段進(jìn)行邏輯干預(yù)或者觸發(fā) PLC 輸出。運(yùn)動控制型 PLC 加上 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)和伺服驅(qū)動器,可以對超過 200 軸的大型系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜控制。早期的運(yùn)動控制型 PLC 偏向于大型、高端應(yīng)用,隨著 CPU 和內(nèi)存等硬件的性能提升和價(jià)格降低,現(xiàn)在的運(yùn)動控制型 PLC 已經(jīng)可以覆蓋 10 軸以內(nèi)的中小型應(yīng)用。
但是對于軸數(shù)較少動作簡單的應(yīng)用,傳統(tǒng)的運(yùn)動控制器由于集成了多路脈沖、編碼器接口,配合模擬量或者高速脈沖接口的伺服驅(qū)動器,即使再加上一個(gè) PLC,整套系統(tǒng)也會非常經(jīng)濟(jì)。此外,如果運(yùn)動控制器內(nèi)集成一些特殊的工藝算法,這些算法直接輸出到集成的 DO 或者 AO 點(diǎn),其響應(yīng)速度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何 PLC。
所以總的來說,運(yùn)動控制型 PLC 和傳統(tǒng)的運(yùn)動控制器還是各有其適合的應(yīng)用場景。
陳利君|倍福自動化
運(yùn)動控制器本身是一個(gè)時(shí)代的產(chǎn)物,即:傳統(tǒng) PLC 無法處理 Motion 任務(wù),就有專門采用 DSP/CPLD/FPGA 來開發(fā)了運(yùn)動控制器來輔助 PLC 構(gòu)成整個(gè)機(jī)器的控制。而今天主處理器的硬件能力,以及實(shí)時(shí)通信技術(shù) —— 將電子齒輪、電子凸輪同步、插補(bǔ)算法…這些需要“低粒度”時(shí)間的問題解決了,加之 RTOS 的調(diào)度,以及在這上面所支持的豐富而靈活的開發(fā)工具(如:C/C++)則使得運(yùn)動控制更為經(jīng)濟(jì)而靈活。而且,PLCopen 的 Part IV 的協(xié)同運(yùn)動控制使得其完全可以基于 PLC 來實(shí)現(xiàn),編程更為規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。因此,基于 PC/PLC 的運(yùn)動控制自然成為大勢所趨。
但對于一些非常高要求的應(yīng)用場景,如:電子半導(dǎo)體中的很多應(yīng)用(比如像光刻機(jī)這類核心設(shè)備)以通用運(yùn)動控制還是難以解決。這不僅是運(yùn)動控制的問題,還有測量系統(tǒng)的問題,包括智能算法的問題,這些一般都是由非常專業(yè)的領(lǐng)域的人來完成的 —— 相當(dāng)于過去運(yùn)動控制器作為專用的處理器。因此像光刻、晶圓加工方面的一些運(yùn)動控制都是由極其牛逼的專業(yè)公司在做,通用運(yùn)動控制領(lǐng)域的自動化玩家不大介入的。
所以,需要全景的看待運(yùn)動控制,包括軟件能力(算法的效率)、測量系統(tǒng)的精度和信號處理能力、軟硬件架構(gòu)、時(shí)鐘機(jī)制…等各個(gè)方面。
宋華振|貝加萊工業(yè)自動化
PLC 和運(yùn)動控制器此前的區(qū)別主要在于應(yīng)用場景不一樣。PLC 主要是邏輯控制為主,軸控制為輔,按照應(yīng)用側(cè)重分為大、中、小型。小型 PLC 主要用于單機(jī)控制,中、大 型 PLC 則是以產(chǎn)線控制為主。運(yùn)動控制器(如:安川電機(jī)的 MP3300)主要用來實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動軸的控制,例如:定位、同步、凸輪…,同時(shí)也具備一定的邏輯處理能力,但如果設(shè)備運(yùn)行的工藝流程和邏輯比較復(fù)雜,還是需要使用專門 PLC 的。
劉曉楠|安川電機(jī)
一般來說,PLC 加運(yùn)動控制器的雙 CPU 控制的優(yōu)勢主要還是在于自動化應(yīng)用的分散控制,各司其職,PLC 主要用于邏輯和網(wǎng)絡(luò)等控制,運(yùn)動控制器則更加專精于運(yùn)動控制方面。
如果對于運(yùn)動控制應(yīng)用要求不高的話,用戶的確可以從總體成本的角度去考慮使用帶有運(yùn)動控制功能的 PLC 作為自動化設(shè)備的統(tǒng)一的系統(tǒng)控制平臺。但總的來說,PLC 的運(yùn)動控制功能還是有一定的局限性的,在某些有著比較高的運(yùn)動控制性能要求的自動化應(yīng)用,單獨(dú)的運(yùn)動控制器還是十分有必要的。
三菱電機(jī)自動化(中國)
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