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臺達蔡清雄:分布式-集中式控制引領運動控制技術的未來

臺達蔡清雄:分布式-集中式控制引領運動控制技術的未來

2025/4/17 17:14:45

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作為臺達工業自動化技術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達在運動控制領域的領先地位。憑借對未來工業發展的深刻洞察,蔡清雄博士提出了“分布式-集中式控制將是運動控制技術未來革新的方向”。

 

在現代工業以及智能制造的發展浪潮中,運動控制作為核心驅動力,決定了產品精度、設備生產效率,更是不同裝備形成差異化的基本要素。


隨著傳感技術、網絡技術等先進科技的深度融合,運動控制技術正經歷著革命性的變革,逐步邁向更高層次的智能化與協同化方向發展。

 

從集中式到分布式:運動控制架構的演進


長久以來,集中式控制架構在運動控制領域占據主導地位。這種架構就如同一個金字塔,運動控制器處于塔尖,是唯一的“大腦”,負責所有的運算和指令下達,而伺服驅動系統僅僅是聽從指揮的“執行者”。在早期相對簡單的工業環境中,這種架構能夠滿足設備運行的基本需求。


但隨著工業自動化向著高復雜度、高精度方向發展,這種模式的弊端逐漸顯現。當系統規模擴大時,處于中央控制節點的“大腦”勢必要承擔更多任務,可能導致節點處理能力過載,進而影響系統性能。用戶只能通過不斷升級硬件來緩解這一問題,但這不僅增加了成本,還限制了系統的靈活性與擴展性。

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隨著負責驅動的伺服驅動系統在性能上、功能上全面的提升,新的方式開始出現——分布式控制架構逐漸成為復雜運動控制設備新的解決方案。在這種架構下,運動控制功能被下放到伺服驅動器中,利用驅動器的高速運算能力(通常可達50微秒/次),顯著提升了系統的響應速度與數據處理效率。這種多節點協同處理的方式,不僅減輕了中央控制器的負擔,還大幅提高了系統的靈活性與擴展性,特別是在多軸、高同動性要求的場景中表現出色。

 

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”架構逐漸涌現,這種模式巧妙結合了集中式與分布式控制的優勢,成為運動控制技術的未來趨勢。


在分布式-集中式架構下,伺服驅動器負責處理高速信息(如張力、扭力、震動加速度等),而上位控制器則專注于處理相對較慢的信息(如流速、流量等)。這種分工不僅優化了系統的效率與性能,還通過資源整合與協同處理,實現了更高效的數據傳輸與更精準的軸間配合。


臺達伺服系統就是在這樣的理念下進行深度升級的。伺服驅動器不再僅僅是硬件設備,而是具備了高速信息處理能力的智能節點。通過在編碼器內嵌入CPU,臺達實現了設備內部的多級信息處理。

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例如,傳感器(如震動傳感器、編碼器等)提取的信息首先在驅動器中進行軸間信號處理,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,還顯著提升了設備的智能化水平,使運動控制系統能夠提前感知設備狀態,具備預兆診斷功能,從單純的指令執行轉向智能健康管理。

 

技術創新:聚焦高同動性需求


在高同動性需求的應用場景中,臺達通過技術創新展現了卓越的競爭力。以龍門控制為例,臺達將多臺驅動器整合在一個CPU控制下,顯著提升了軸間同動性。傳統模式下,即使采用EtherCAT等高速通信協議,軸間信息交換仍存在延遲。而臺達的創新設計通過優化CPU資源分配,大幅減少了數據存取延遲,確保了系統的快速響應與精準配合。

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臺達高階型多軸交流伺服系統ASDA-W3系列便是這一技術的杰出代表。該系統通過一個CPU控制12軸的IGBT,在半導體設備等高精度應用場景中表現出色,不僅節省了配線成本,還縮小了設備體積,進一步驗證了分布式-集中式控制架構的可行性與優越性。

 

從架構轉型到智能化升級,再到滿足特殊需求的創新設計,運動控制技術將繼續朝著多節點協同、智能化管理與高精度控制的方向發展。臺達亦將繼續在這一領域的探索與創新,為高端制造注入強勁動力。


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唐楠
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