用于運(yùn)動(dòng)控制的開(kāi)放型通信總線

與此同時(shí)工業(yè)自動(dòng)化也隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，CPU和計(jì)算機(jī)的引入，經(jīng)歷了礦山，鋼鐵，水泥等過(guò)程自動(dòng)化（PA），汽車(chē)，電器產(chǎn)品生產(chǎn)線的工廠自動(dòng)化（FA），以及現(xiàn)在的系統(tǒng)自動(dòng)化，控制的設(shè)備由單機(jī)－多機(jī)－單條生產(chǎn)線－多條生產(chǎn)線發(fā)展到現(xiàn)在的整個(gè)工廠的多種設(shè)備的控制。而早期在工廠內(nèi)部，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備層的通信，現(xiàn)場(chǎng)總線孕育而生，其主要目的是針對(duì)I/O模塊和驅(qū)動(dòng)裝置與控制器之間以及控制器之間通信和控制。與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不同，工業(yè)控制器和與之相生的現(xiàn)場(chǎng)總線由各自的廠家獨(dú)立發(fā)展起來(lái)。因?yàn)楦鱾€(gè)廠家的控制器的不同，所推行的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同，并且由于各行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)千差萬(wàn)別以及商業(yè)利益的制約，經(jīng)過(guò)十多年的努力，像Ethernet +TCP/IP那樣在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一統(tǒng)天下的情況終未成就，現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)至今為止仍呈諸侯割據(jù)，群雄爭(zhēng)霸的多種并存的態(tài)勢(shì)。

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展，從PA，F(xiàn)A到現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)控制以及將來(lái)的智能控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)的實(shí)時(shí)性和確定性以及擴(kuò)展性的要求也不斷提高，現(xiàn)在高速、可用于運(yùn)動(dòng)控制的現(xiàn)場(chǎng)總線如：Profibus-DPV2，SERCOS，Device-Net，MECHATROLINK等等。作為著名的變頻伺服驅(qū)動(dòng)、PLC控制器以及機(jī)器人的生產(chǎn)廠商日本安川電機(jī)株式會(huì)社，早在上世紀(jì)八十年代就制定了CP-213/215/216用于PA/FA用途的現(xiàn)場(chǎng)總線，繼而在九十年代針對(duì)伺服及運(yùn)動(dòng)控制制定了MECHATROLINK現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，由于當(dāng)時(shí)主要局限在公司自身的產(chǎn)品上，未對(duì)外公開(kāi)，所以外界對(duì)其了解甚少。MECHATROLINK首先應(yīng)用在安川麾下的MP900和MP2000系列運(yùn)動(dòng)控制器以及ΣⅡ和ΣⅢ系列伺服控制器上，多應(yīng)用于高精度，高速度的多軸伺服控制及運(yùn)動(dòng)控制器上，擁有諸多的應(yīng)用實(shí)例和成功的業(yè)績(jī)，如印刷機(jī)、包裝機(jī)、半導(dǎo)體和液晶制造設(shè)備、金屬加工機(jī)械、搬運(yùn)機(jī)械，工業(yè)機(jī)器人以及其他專(zhuān)用加工設(shè)備。自2002年起安川電機(jī)改變了技術(shù)策略，將其獨(dú)自開(kāi)發(fā)的MECHATROLINK對(duì)外公開(kāi)，現(xiàn)在的協(xié)議廠商已超過(guò)百家，除日本外廠商遍及歐美亞，擁有大量的PLC控制器，I/O等周邊設(shè)備與之相匹配。

MECHATROLINK是一種高速的現(xiàn)場(chǎng)通信總線，包括通信速度為4Mbps的MECHATROLINKⅠ（舊稱(chēng)MECHATROLINK）和10Mbps的MECHATROLINKⅡ，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地接受和發(fā)送用于控制的位置數(shù)據(jù)，速度數(shù)據(jù)，輸入輸出狀態(tài)等信息，完成靈活的，高精度的運(yùn)動(dòng)控制，特別適用于需要各軸間的協(xié)調(diào)同步和插補(bǔ)控制的應(yīng)用，除了控制機(jī)械所必需的轉(zhuǎn)矩、位置、速度控制功能以外，還可實(shí)現(xiàn)要求精度極高的相位協(xié)調(diào)控制，更可以完成在線任意切換控制方式，如系統(tǒng)在位置控制方式進(jìn)行中，在線切換為轉(zhuǎn)矩控制方式，使復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作得以高效、平穩(wěn)地控制。

MECHATROLINK單路線纜最多可連接30個(gè)局，使用了簡(jiǎn)便的連接方法和通用的連接器，大幅地省卻了配線費(fèi)用和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了省配線的多軸控制系統(tǒng)。提高了系統(tǒng)的可靠性、通用性、經(jīng)濟(jì)性。由于命令的參數(shù)化，取消了以往的速度/轉(zhuǎn)矩指令用D/A轉(zhuǎn)換器和指令脈沖發(fā)生器，使伺服控制系統(tǒng)抗干擾性更強(qiáng)，更簡(jiǎn)單化。