2.1 运动控制系统的组成

在实际应用中，运动控制通常以系统的形式存在，大致分为以下几个部分：

人机界面——是将生产及工艺数据通过人机界面传递给控制器，从而控制整个设备按照工艺需求去运行，同时也将生产过程的实际数据及机器的运行状态实时地反馈给操作人员，是一个操作人员和设备互动的工作平台。一个非常友好且客户定制化的人机界面，应该是智能的同时又是高效的。

控制器——是运动控制的核心部分，是控制整个设备的大脑。不仅要完成整机所有的逻辑控制，而且还要完成所有轴的运动控制。既要和上位的人机界面进行数据交互，还要与下位的驱动器实现运动控制。在某种程度上来说，控制器的性能对运动控制的控制精度和控制性能有很大的影响。

通信网络——网络是连接各部件的桥梁，网络的速度直接影响控制性能，由于科技的快速发展，目前的工业网络基本能够胜任运动控制的需求，快速的通信网络为运动控制提供了必要的条件。

驱动系统——包括驱动器和电机两部分，驱动器是运动的驱动者，电机是运动的执行机构，驱动系统将根据控制器发来的运动指令去控制电机驱动负载做相应的运动。

由于应用的不同，在此介绍的驱动器绝大多数是伺服控制器，也有通用变频器，电机大多数是同步伺服电动机和异步伺服电动机，有时也会用直线电机、转矩电机或者普通三相异步电动机等。高性能的驱动系统能够快速、无滞后和准确地驱动实际负载跟随运动指令，这一点非常重要，体现了驱动系统的高动态性。

驱动器和电机应尽可能地选用同一品牌，尤其是控制的同步伺服电动机，因为同一品牌的驱动器中集成了各种类型的电机数据，也就是说，电机的模型数据更精准，控制起来既方便又准确，能够达到非常好的效果。

外接I/O及传感器模块——外接I/O模块是整个系统与外界信号的接口，通过这些模块，外界信号与运动控制系统之间可以进行信息交换。

传感器模块通常为编码器接口模块，实现物体运动的实时速度及位置信息与控制器之间的相互交换，从而能够有效地实现闭环控制。

典型的运动控制系统如图2-1所示。