在自动化控制领域中，机械设备的运动通常都要精确地、动态地和灵活地予以控制。例如，没有人愿意让不安全的机器人给自己做微创手术。即便是在CNC数控机床加工过程中数控机床的刀具和材料供给也都必须做到非常精确，只有这样才能确保零件的加工精度。但如果没有合适的驱动装置就无法完成此类任务。

因此就要用状态监控系统对自动化系统的运动进行监控。通常情况下状态监控系统由一个状态监控器和一个执行器（例如伺服电机）组成，有时候还需要使用驱动器、必要时还会使用传感器。它们的任务是定位：同步的向一个指定位置运动。为此，这一监控系统就要处理位置编码器记录的位置信息，从而可以控制自动化系统的加速、制动以及运动过程。

图1 MC3603型运动控制器因其紧凑的结构适合于在仪器设备和医疗设备领域中使用

运动控制器：驱动控制专家

PLC可编程序控制器也在自动化技术领域中执行运动控制的任务，但PLC可编程序控制器技术是一种纯信号处理的控制技术——至少在这一技术研发的初期不是为自动化运动控制而设计的控制技术。自动化技术领域中的运动控制需要更强大的运算能力，例如像计算机一样强大的运算能力。面对如此强大的运算能力要求，因此可以说PLC可编程控制器技术无能为力。

通常情况下，电动机并不是从早晨一上班就马上开机，并按照相同的转速工作连续工作8 h或者16 h直到晚上才关闭、停止工作的。通常情况下它都是根据工作需要非常理想地、灵活地启动和工作，例如它只是在需要运转时启动或者在两次工作运行之间关闭、停止旋转。Faulhaber公司的生产经理Thomas Kraus先生用一个生动的实例说明了驱动控制的复杂性：“为了在十字路口的红灯前停下车，汽车驾驶员的脑子里就开始了一系列的控制和调节：车辆是满载还是空载？天在下雨还是下雪？这一切（几乎）都要求驾驶员在正确的时间用正确的力度踩下刹车。”这种对车辆载荷多少、制动距离远近或者制动力大小的“感觉”就是这些参数的信息，一个电机控制器所需的信息。电机控制器知道电机的转速是多少，并可以查询制动距离的远近。它还可以通过功率消耗以及电力需求间接的获取有关负载的信息。

利用PC计算机软件设置一次参数就可以让运动控制器完成这些运动监控任务。即便是复杂的运动监控任务，例如沿不同运动轴、不同运动速度进行的不同运动任务也可以用运动控制器进行监控。它可以实现不同运动过程的相互沟通并确保运动过程的连续性。如果涉及到的只是运动驱动装置、而且没有太复杂的运动，则可以在不需要PLC可编程控制器系统的情况下就完成这些简单运动过程的控制。如果运动过程比较复杂且涉及到例如照明或者安全保护等其他系统时，则必须使用PLC可编程控制器系统一同工作。

图2 功能集成：坚固耐用的DC直流伺服电动机中集成了运动控制器和通讯接口

运动控制器与PLC的区别

PLC可编程控制器系统中有一个固定的运动控制程序。这一控制程序按照规定的时间间隔读取数字信息，速度非常快也非常可靠。这就使它成为一个在信号输入端以毫秒为时间单位的控制系统。这些信号按照一定的逻辑顺序连接起来，生成一个输出信号。它所完成的主要还不是运动控制任务，而是信号处理任务。它所进行的“通信”也只是参数级别间的通信，运动监控程序不会在PLC控制器中运行。

但PLC可编程控制器却可以通过功能模块也可以扩展完成运动监控功能——就像运动监控器扩展执行PLC功能一样。因此Kraus先生建议：不同系统的边界是在它们的实际应用中。例如不仅要控制运动而且还要确保速度同步。运动控制和速度同步也可以同时出现在一台机械设备之中。这时，PLC系统就可以将运动控制任务交给运动监控器负责，如果这个信号能够通过合适的通信接口与PLC系统交互参数，只需等待一个任务完成的信号。

当用户想使用不同仪器设备制造商生产的工位器具时，这种合适的通信接口就成为了关键。无论是不同生产厂家生产的条码识读器还是其他厂家生产的电动机，此时的整个驱动系统仍然只是机床设备众多组成部分中的一个。因此与其他系统之间的通信就有一个非常重要的特征，正如Kraus先生强调的那样：“每个人都可以使用自己喜欢的软件进行通信，当用户想与驱动装置对话时，必须能够打开对话的大门。”因此，Faulhabder公司的运动控制器通常都配备了R232接口、CAN Open总线接口和以太网接口。

运动监控器就是驱动系统的“开门器”

Faulhaber公司生产的电动机就在成品库中。但许多用户需要的是整体性的解决方案，而这整体性的解决方案不仅仅只需要一台电动机而且还需要一台电子控制设备。正如Kraus先生强调说道的那样，电子设备更像是驱动技术的“开门器”，但它也属于系统解决方案的一部分，企业也在这方面投入了大量的研发资金。因此，包括电动机控制系统在内的所有产品都是由Faulhaber公司自己研发生产的产品。 “如果没有与电动机配套的电子控制系统则电动机就是一种摆设。” Kraus先生说。

因此Faulhaber公司为MC 3603型电动机开发了一系列运动控制器，推出了功率高达100 W的中等功率范围的电路板。这一系列的运动控制器适合在带编码器的直流电机、无刷电机和线性电机中使用。电路板配用的通信接口有USB、RS232、CAN Open和以太网接口。另外，运动控制器还配用了最新的“M”版固件。这样，Faulhaber公司现有的运动控制器就覆盖了其小型和微型电机所有典型的应用领域。

1+1>2

对众多的客户来讲，一些客户需要这种版本的产品，另一些客户则需要多少有些修改、变型的那种产品。例如有多个输入端或者使用其他类型的通信接口。Faulhaber公司能够保质保量地为不同客户的不同需要生产制造符合他们要求的产品。同样，Faulhaber公司也能针对客户的特殊要求设计、开发完整的、以驱动系统为基础的成套解决方案。这包括了从带有集成变速器和运动控制器的电动机成套设备。

这正是Faulhaber工程师们所希望的。因为系统化方案的理念也越来越深入人心，也就是越来越多的客户希望他们能从一家供应商那里得到所需的一切。 “如果我们能够在项目的一开始就参与其中，那么我们就能够为客户提供更好的解决方案。” Kraus先生说。为保证安全，电动机不必做得很大。相反，小型的电动机配以合适的运动控制器和变速箱就能满足适应要求。是否需要多套驱动装置来满足不同的要求？这就必须仔细的分析评判一下是否需要的是相同规格型号的电动机。Kraus先生说：“通常情况下1+1>2。”用户们也知道这一点，因此他们对驱动系统提出了这样的要求：重量轻、尺寸小、有着所需的通信接口。

为了有更好的使用灵活性，Faulhaber公司研发生产的运动控制器既有单独的单机设备型的运动控制器也有集成安装在设备机体中的运动控制器。两种类型运动控制器的参数设置和电动机控制都是相同的，但它们的电子硬件则可能有所不同：也就是输入/输出（I/O）的引脚数量有所不同。如果运动控制器的电路板安装在电气控制柜中，则会有更大的通信接口安装空间。如果电动机的空间大小无关紧要或者有足够的安装空间，Faulhaber公司建议使用集成版的运动控制器。这样就可以让客户节约一笔电缆布线成本费用。在这种情况下Faulhaber公司也会帮助用户为特定的应用情况选择最佳的解决方案。

总的来说，利用各种可能的变型产品和不同的通信接口，Faulhaber公司能够为不同工业领域中的企业提供最合适的电力驱动解决方案：很高功率密度、集成的安全可靠性、EMV电磁兼容性和智能化。