前言：隨著精度的需求逐漸提升，運動控制的要求也開始存在，如何讓馬達動得更順暢、精準，這也是所有運動控制廠商追求的終極目標。

作為自動化的一環，運動控制技術在強勁市場需求的推動下，運動控制技術發展迅速，應用廣泛。它容納各種不同負載與動態條件，處理機械系統傳來的資訊，和複雜的控制運算方程式來執行相關的行為，在傳統自動化系統的整合上，扮演重要的地位。

近年來，隨著運動控制技術的不斷進步和完善，作為一個獨立的工業自動化控制類產品，運動控制系統已成為一項成熟的技術，在自動化產業中佔有相當重要的地位；而近年整合包括生產決策、整合製造、友善人機、節能環保加工及全球化生產決策，「智慧製造」也成為工廠自動化的重要趨勢，其中運動控制技術亦在其中扮演主要關鍵角色，也是未來先進「智造」的核心。

圖1 : 運動控制系統已成為一項成熟的技術，在自動化產業中佔有相當重要的地位（攝影／王明德）

從傳統的角度來進行觀察，運動控制其實在最末端基本上就是對「馬達」的控制，過去是透過電壓、電流的傳送，來控制馬達的開與關，即是最基本的控制，不過這種純粹以電流方式控制馬達運轉的方式，基本上沒有精確度可言，隨著精度的需求逐漸提升，運動控制的要求也開始存在，如何讓馬達動得更順暢、精準，這也是所有運動控制廠商追求的終極目標。

以最單純的運動控制結構進行分析，透過伺服連接末端的馬達與前端的控制器，控制器針對需求的運動位置、力量及速度發布指令，經由伺服傳遞脈衝訊號給末端的馬達，馬達再依脈衝的要求作動完成「運動」，這類單機直覺的操作模式是目前最基礎而主流的做法，只要訊號正確，馬達就可以精準的運行，進入的門檻不算太高，但在目前生產線已不像過去單機操控的單純，許多複雜化的運動控制常出現於CNC或輸送帶的應用，容易因雜訊而造成錯誤訊號的指令，在生產線高精度的需求，似乎已呈現力有未逮的狀況，尤其是像是對位、貼合等需要同步運作的應用，更是如此。

產線逐漸複雜 運動控制選項逐漸多元

在較複雜的架構下，傳統的脈衝技術逐漸不敷使用，尤其在雜訊的干擾下，每個馬達所收到的脈衝訊號無法保證相同，甚至馬達間互為雜訊的干擾更為嚴重，自然系統同步就更形困難，目前在較複雜的應用底下，控制器以數位的訊號取代脈衝命令，自然就提高了訊號的精準度，也實現多軸應用的便利性。

除了命令的精準度可以完整傳遞，透過數位訊號連結方式，也降低配線的複雜性，這種分散式的通訊架構透過一個控制器即可控制多個馬達，也讓同步控制的精準度更加提升，透過串連的方式，訊號的一致性可以被確保，這也是多軸控制的主要發展趨勢走向。

但由於目前主流仍為脈衝式為主，廠商都開始加強針對抗雜訊的要求水準，規劃以脈衝式系統進行同步控制的解決方案，透過提高控制器的晶片效能來增加抗雜訊干擾的能力，此外亦以高脈衝傳送的方式來「稀釋」雜訊所造成的影響。

業者指出，雜訊干擾的問題在系統上的確是必然存在的，但透過高脈衝的訊息傳遞，可降低雜訊干擾的影響力，自然可以提升運動控制的精準度，相較於市場主流產品，自然可以以較高的精度提升競爭力。

業者也指出，其實廠商選用脈衝式或通訊式的運動控制系統，並非取決於生產線或產品的精密度，而是應用及環境的需求所致，脈衝式的是用於單機、軸數較少及獨立運作的機台，而較複雜、多軸應用的產線，由於配線與檢修也較為複雜，因此簡化配線的通訊式系統則是較佳的選擇。

目前各家的控制器均針對兩種應用技術進行布局，可以說在這些面向上並無高下之分，像是有廠商推出針對脈衝式的控制器以「虛擬軸」的技術來規劃多軸控制，就可滿足傳統設備的多軸控制需求，使用者選擇脈衝式控制器的另一個主要原因是來自於馬達的成本，脈衝式控制器可以介接的馬達選擇較多，可以因應各種成本組合來提供解決方案。透過簡單的組合達成高效能的應用，這是持續提升脈衝式控制器效能的主要原因。

運動控制走向複雜化

但就趨勢觀察，運動系統的確是逐漸趨於複雜化，由於通訊式架構可以針對更多不同的功能進行配置，在複雜的產線上將可發揮更大的作用，業者指出，在複雜化的系統上考慮的不是單點的運動效果，而是整個生產線的整合流程，當動作複雜的時候，製造業者會想要了解整個生產線系統上的機台是如何運作的，這時在上位的資料整合的軟體系統的重要性，也就被凸顯出來，因此針對後端的管理系統整合，有些廠商即開始透過IPC等PC-Based設備來規劃運動控制的應用，也形成運動控制系統的不同選擇。

圖2 : 運動控制早期伴隨CNC技術發展，後來技術快速發展，應用已越來越多。（source：Reddit）

相較於IPC設備，一般對於PLC的認知，主要的優勢在於穩定及堅固，可應用在較為艱困的環境，但最大的弱點則是無法處理太過複雜的運算及控制規劃，加上如要與後端系統介接亦較為複雜；這些特點與IPC設備剛好相反。

PC-Based類設備被認知為在功能性上的確較為強大，但在穩定性議題上也造成相當的不確定性，所以在傳統上除非是在PLC無法負擔之時才以IPC取代，加上IPC的成本相較於PLC來說的確較高，以及在提升介面時的複雜度問題，這些面向也每每成為兩陣營相互較勁之處。不過雖然IPC成本較其他架構為高，但由於其容易與資料庫及I/O進行整合，也受到廠商相當的關注。

**刊頭圖（source : Volk Studio）