作為臺(tái)達(dá)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)體系的重要開拓者之一，蔡清雄博士以三十年深耕鑄就了臺(tái)達(dá)在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。憑借對(duì)未來工業(yè)發(fā)展的深刻洞察，蔡清雄博士提出了“分布式-集中式控制將是運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)未來革新的方向”。

文／臺(tái)達(dá)集團(tuán)

  在現(xiàn)代工業(yè)以及智能制造的發(fā)展浪潮中，運(yùn)動(dòng)控制作為 核心驅(qū)動(dòng)力，決定了產(chǎn)品精度、設(shè)備生產(chǎn)效率，更是不同裝 備形成差異化的基本要素。
隨著傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)科技的深度融合，運(yùn)動(dòng) 控制技術(shù)正經(jīng)歷著革命性的變革，逐步邁向更高層次的智能 化與協(xié)同化方向發(fā)展。

1 從集中式到分布式 運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)的演進(jìn)

  長久以來，集中式控制架構(gòu)在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地 位。這種架構(gòu)就如同一個(gè)金字塔，運(yùn)動(dòng)控制器處于塔尖，是 唯一的“大腦”，負(fù)責(zé)所有的運(yùn)算和指令下達(dá)，而伺服驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)僅僅是聽從指揮的“執(zhí)行者”。在早期相對(duì)簡單的工業(yè)環(huán)境 中，這種架構(gòu)能夠滿足設(shè)備運(yùn)行的基本需求。

  但隨著工業(yè)自動(dòng)化向著高復(fù)雜度、高精度方向發(fā)展，這 種模式的弊端逐漸顯現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，處于中央控制節(jié)點(diǎn)的“大腦”勢必要承擔(dān)更多任務(wù)，可能導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處理能力 過載，進(jìn)而影響系統(tǒng)性能。用戶只能通過不斷升級(jí)硬件來緩 解這一問題，但這不僅增加了成本，還限制了系統(tǒng)的靈活性 與擴(kuò)展性。
  隨著負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在性能上、功能上全面的 提升，新的方式開始出現(xiàn)——分布式控制架構(gòu)逐漸成為復(fù)雜 運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備新的解決方案。在這種架構(gòu)下，運(yùn)動(dòng)控制功能 被下放到伺服驅(qū)動(dòng)器中，利用驅(qū)動(dòng)器的高速運(yùn)算能力（通常 可達(dá)50微秒/次），顯著提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度與數(shù)據(jù)處理 效率。這種多節(jié)點(diǎn)協(xié)同處理的方式，不僅減輕了中央控制器 的負(fù)擔(dān)，還大幅提高了系統(tǒng)的靈活性與擴(kuò)展性，特別是在多 軸、高同動(dòng)性要求的場景中表現(xiàn)出色。

2    分布式-集中式控制 融合趨勢下的新思路

  隨著智能化理念的深度融合，“分布式-集中式控制”架 構(gòu)逐漸涌現(xiàn)，這種模式巧妙結(jié)合了集中式與分布式控制的優(yōu) 勢，成為運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的未來趨勢。
  在分布式-集中式架構(gòu)下，伺服驅(qū)動(dòng)器負(fù)責(zé)處理高速信息 （如張力、扭力、震動(dòng)加速度等），而上位控制器則專注于 處理相對(duì)較慢的信息（如流速、流量等）。這種分工不僅優(yōu) 化了系統(tǒng)的效率與性能，還通過資源整合與協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn) 了更高效的數(shù)據(jù)傳輸與更精準(zhǔn)的軸間配合。

     臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng)就是在這樣的理念下進(jìn)行深度升級(jí)的。伺服驅(qū)動(dòng)器不再僅僅是硬件設(shè)備，而是具備了高速信息處理能 力的智能節(jié)點(diǎn)，通過在編碼器內(nèi)嵌入CPU，臺(tái)達(dá)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備內(nèi) 部的多級(jí)信息處理。
     例如，傳感器（如震動(dòng)傳感器、編碼器等）提取的信息 首先在驅(qū)動(dòng)器中進(jìn)行軸間信號(hào)處理，隨后將匯總信息傳遞給 控制器。這一過程  不僅降低了配件成本，還顯著提升了設(shè)備 的智能化水平，使運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠提前感知設(shè)備狀態(tài)，具 備預(yù)兆診斷功能，從單純的指令執(zhí)行轉(zhuǎn)向智能健康管理。

3 技術(shù)創(chuàng)新 聚焦高同動(dòng)性需求

     在高同動(dòng)性需求的應(yīng)用場景中，臺(tái)達(dá)通過技術(shù)創(chuàng)新展現(xiàn) 了卓越的競爭力。以龍門控制為例，臺(tái)達(dá)將多臺(tái)驅(qū)動(dòng)器整合 在一個(gè)CPU控制下，顯著提升了軸間同動(dòng)性。傳統(tǒng)模式下， 即使采用EtherCAT等高速通信協(xié)議，軸間信息交換仍存在延 遲。而臺(tái)達(dá)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)通過優(yōu)化CPU資源分配，大幅減少了數(shù) 據(jù)存取延遲，確保了系統(tǒng)的快速響應(yīng)與精準(zhǔn)配合。
     臺(tái)達(dá)高階型多軸交流伺服系統(tǒng)ASDA-W3系列便是這一技 術(shù)的杰出代表。該系統(tǒng)通過一個(gè)CPU控制12軸的IGBT，在半 導(dǎo)體設(shè)備等高精度應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，不僅節(jié)省了配線成 本，還縮小了設(shè)備體積，進(jìn)一步驗(yàn)證了分布式-集中式控制架 構(gòu)的可行性與優(yōu)越性。
從架構(gòu)轉(zhuǎn)型到智能化升級(jí)，再到滿足特殊需求的創(chuàng)新設(shè) 計(jì)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)將繼續(xù)朝著多節(jié)點(diǎn)協(xié)同、智能化管理與高 精度控制的方向發(fā)展。臺(tái)達(dá)亦將繼續(xù)在這一領(lǐng)域的探索與創(chuàng) 新，為高端制造注入強(qiáng)勁動(dòng)力。