用于運動控制的開放型通信總線

與此同時工業(yè)自動化也隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，CPU和計算機的引入，經(jīng)歷了礦山，鋼鐵，水泥等過程自動化（PA），汽車，電器產(chǎn)品生產(chǎn)線的工廠自動化（FA），以及現(xiàn)在的系統(tǒng)自動化，控制的設(shè)備由單機－多機－單條生產(chǎn)線－多條生產(chǎn)線發(fā)展到現(xiàn)在的整個工廠的多種設(shè)備的控制。而早期在工廠內(nèi)部，為了實現(xiàn)設(shè)備層的通信，現(xiàn)場總線孕育而生，其主要目的是針對I/O模塊和驅(qū)動裝置與控制器之間以及控制器之間通信和控制。與計算機網(wǎng)絡(luò)不同，工業(yè)控制器和與之相生的現(xiàn)場總線由各自的廠家獨立發(fā)展起來。因為各個廠家的控制器的不同，所推行的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同，并且由于各行業(yè)的應(yīng)用技術(shù)千差萬別以及商業(yè)利益的制約，經(jīng)過十多年的努力，像Ethernet +TCP/IP那樣在計算機網(wǎng)絡(luò)中一統(tǒng)天下的情況終未成就，現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)至今為止仍呈諸侯割據(jù)，群雄爭霸的多種并存的態(tài)勢。

隨著自動化控制技術(shù)發(fā)展，從PA，F(xiàn)A到現(xiàn)在運動控制以及將來的智能控制，對現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)的實時性和確定性以及擴展性的要求也不斷提高，現(xiàn)在高速、可用于運動控制的現(xiàn)場總線如：Profibus-DPV2，SERCOS，Device-Net，MECHATROLINK等等。作為著名的變頻伺服驅(qū)動、PLC控制器以及機器人的生產(chǎn)廠商日本安川電機株式會社，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)場總線，繼而在九十年代針對伺服及運動控制制定了MECHATROLINK現(xiàn)場總線協(xié)議，由于當(dāng)時主要局限在公司自身的產(chǎn)品上，未對外公開，所以外界對其了解甚少。MECHATROLINK首先應(yīng)用在安川麾下的MP900和MP2000系列運動控制器以及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動控制器上，擁有諸多的應(yīng)用實例和成功的業(yè)績，如印刷機、包裝機、半導(dǎo)體和液晶制造設(shè)備、金屬加工機械、搬運機械，工業(yè)機器人以及其他專用加工設(shè)備。自2002年起安川電機改變了技術(shù)策略，將其獨自開發(fā)的MECHATROLINK對外公開，現(xiàn)在的協(xié)議廠商已超過百家，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)場通信總線，包括通信速度為4Mbps的MECHATROLINKⅠ（舊稱MECHATROLINK）和10Mbps的MECHATROLINKⅡ，實現(xiàn)了實時、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，高精度的運動控制，特別適用于需要各軸間的協(xié)調(diào)同步和插補控制的應(yīng)用，除了控制機械所必需的轉(zhuǎn)矩、位置、速度控制功能以外，還可實現(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)雜的機械動作得以高效、平穩(wěn)地控制。

MECHATROLINK單路線纜最多可連接30個局，使用了簡便的連接方法和通用的連接器，大幅地省卻了配線費用和時間，實現(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，更簡單化。