一、实战分析 伺服如何实现脉冲控制，及优缺点
一般我们控制伺服电机正反转，位置控制，或者是位置+速度控制，都是采用控制器发脉冲的控制方式，比如三菱PLC的FX2N和三菱的伺服驱动器，就可以利用PLC编辑程序，根据您所要的当量换算，计算出要发出的脉冲数，发送速度等参数，然后驱动设备运行相应的距离。当然比如西门子，欧姆龙等控制器和不同品牌的伺服，万变不离其中，原理都是类似的。下面是三菱程序的一部分，参考一下哦！
当然这种控制方式优缺点也是很明显的，就是脉冲信号很容易受到干扰，控制精度会影响，这样就和我们预期的结果会有差距，所以在一些控制精度要求高的系统，比如一般的机床加工中心，控制机床的X、Y、Z轴进行加工。 机床在加工产品的时候，一直存在着精度的问题，达不到0.01的加工精度，追其原因就是控制方式的原因。
在实际的工作中，我们找差距，找原因，最终发现问题的所在：同样是发脉冲，别人的脉冲比我们的好多了，尤其在三轴脉冲的同步控制上比我们的产品好多了。如果操作系统换不了，那么想提高精度，唯一的办法就是换成总线
通信了，估计能对加工精度提高不少。
那么问题来了，总线控制又是什么东东那，接下来我给大家介绍一下：
二、现场总线控制方式应用场合及优缺点分析
随着IT产业的蓬勃发展，工厂内设备的自动化也全面进入了要以网络来联机的时代，这也使得“PC Based”的控制器在工厂设备中被运用的比例也愈来愈高，在图一中所展现的是一个开放式架构 （Open Architecture） 工厂自动化 （Factory Automa
tion） 的网络结构，包含了硬件及各式的通讯协议。
在硬件方面可以看出走向串行式是一个共通的趋势，因为串行式通讯本身就有「维修容易」、「简省成本」、「远程控制」等的特点。但其不方便的地方就是在于很难找出一种通用于所有组件及设备之间的通讯协议。举例来说，串行式影像的标准通讯协议：Camera Link 和串行式运动控制的标准通讯协议：SERCOS就是完全不同的语言。彼此并不能共享一条线而彼此沟通。
在近年来，由于
半导体制造设备等相关的
电子制造设备市场大幅成长，而使得机器设备上的运动控制系统出现了以下数点的技术需求：
1. 多轴运动控制
机器设备因自动化程度提高而使得单一机器上所需要的轴数增多，一台设备上十几轴是常见的事情。在轴数变多后，如何协调各轴动作就是一个重要的课题。
2. 体积要小
由于厂房空间的限制，机器的体积要越小越好，机器内控制器的体积也就被要求愈来愈小，相对地走线空间也愈来愈少。
3. 要更精准
随着半导体制程已经精密到100nm以下，在制程及检测相关设备所要求的运动精度也要更精确。
4. 要更稳定
因为设备的投资经费庞大，系统停机的成本就更显的突出，因此所有机器设备制造商都必须追求系统的稳定性。同时也必须考虑在组件损坏须要维修时，必须能快速替换且不出差错。
然而，综合以上几点的需求分析可以看到，既要在一个控制器内进行多轴运动控制，又要控制器的体积更小，配线的维修要更容易，这些条件看来是相冲突的。可以这样说，「串行式运动控制」技术便是因应这些新时式机器设备的需求而产生的。下面我深入介绍此技术之内涵。
三、传统AC伺服定位系统
图二所示是一个传统「模拟式AC伺服定位系统」的方块图，驱动器的内层回路是一个相量控制的电流死循环系统以控制电机的转矩，外圈是转速死循环控制。运动控制卡读回 encoder 位置来作定位死循环控制。通常控制卡会利用DA输出电压到驱动器当成转速指令。
图三所示为改良后的「脉冲式AC伺服定位系统」，因为伺服驱动器的进步而将定位死循环控制移入驱动器内执行。（也就是将速度环移到了驱动器内部）。运动控制卡输出脉冲指令来同时控制马达的位置及转速，同时读回encoder位置以作定位修正之用。
不论是传统或是改良式的控制架构都一定会遇到下列的瓶颈：
1. 配线太多。每轴至少需要１２个讯号以作为反馈，指令及其它I/O点控制用途。
2. 分辨率的限制。在模拟式驱动器的架构里，须要藉AD/DA转换来传送指令，以一个16bit分辨率的ＡＤ为例，其保证分辨率为14bit。必须对应到最大正负转速，例如：＋／－4500rpm，则每一位所代表的分辨率为9000rpm/2^14＝0.55rpm。这样的分辨率没有办法对应到目前高性能驱动器所要求的控速比，在许多的高精度加工场合是不足的。
而在脉冲式驱动器架构里，分辨率则是被脉冲的最大传输速度限制住了，此点在后面章节还会解释。
3. 偏移误差（Offset）及噪声。只要是模拟讯号必定会有所谓偏移误差的问题，造成传送指令的位准误差，此问题在零转速附近会特别明显，必须靠校正来补偿，另外在高压大电流的ＡＣ伺服系统必须特别注意噪声带来的干扰，否则也很容易引起脉冲指令误差。
4. 缺乏自我检测功能。这两类驱动器架构都很难令外界控制器读取或实时调整伺服参数，伺服驱动器内的参数多达百种，没有办法藉由传统配线方式就读取这些参数，如此就没有办法在控制器上完全掌握这些参数，也就没有办法进行自我检测及调试。
四、各式串行式运动控制通讯协议
随着串行式通讯科技的日新月异，如：Ethernet，运用串行式通讯来解决传统服务器驱动问题也有很大的进展，就如第一节中所述，串行式系统的不便之处在于没有共同遵守的通讯标准，就连在单项的运动控制系统目前也没有大家遵守的标准，不论是在硬件或通讯协议。
虽然没有标准，但是技术内涵的需求都是一样的：
1. 要能在固定周期内实时地传输控制指令，
2. 此周期是快速到约0.1ms~5ms之间，
3. 非周期性地收集外围所有I/O资料，
4. 选择性地、非周期地传收伺服参数数据，
5. 数据结构上要含数据正确性编码，以防在噪声干扰时作数据修正。
图四所示是市面上可以看到的各式串行式运动控制通讯协议的一览表，及其主要支持的厂商。硬件传输媒介主要有：RS485、IEEE1394、光纤及Ethernet四种，通讯协议方面目前还是百家争鸣，虽然SERCOS （IEC 61491）是仅见的国际标准，但是日本、美国伺服大厂仍是定义自己的通讯协议。很难下定结论那一个通讯协议就是最好的通讯协议。传输速度愈快，当然伺服控制周期时间可以更短，而使得频宽增加，可控制轴数变多，但毕竟这还不是决定性的因素。在应用层面还是要从系统规格往下看，根据性能／价格比来找到最好组合的运动控制卡＋伺服（步进）驱动系统来发展应用。
原作者：诺思新 电气工程及其自动化技术
