3.1.1 PLCopen运动控制规范的特点

PLCopen国际组织制定的运动控制库，十分适合应用于智能制造。现已成为国际公认的事实上的运动控制标准。

PLCopen为运动控制提供功能块库，其特点可以概括如下：

● 极大增强了运动控制应用软件的可复用性，从而减少了开发、培训和技术支持的成本。

● 只要采用不同的控制解决方案，就可按照实际要求实现运动控制应用的可扩可缩。

● 功能块库的方式保证了数据的封装和隐藏，进而使之能适应不同的控制系统架构，譬如说，集中的运动控制架构、分布式的运动控制架构，或者既有集中又有分散的集成运动控制架构。

● 它不但服务于当前的运动控制技术，而且也能适应今后的或正在开发的运动控制技术。

所以说，IEC 61131-3与PLCopen的运动控制规范的紧密结合，提供了理想的机电一体化的解决方案。

值得注意的是，近些年来运动控制功能与PLC功能融合日趋明显，产品推出可谓层出不穷。过去许多运动控制器中（包括CNC控制器）都集成有PLC功能，用户利用该功能可以实现一些简单的逻辑控制。但对于许多大型机械，其PLC控制逻辑本身就相当复杂，扫描周期时间短，实时性要求高，运动控制器中包含的简单PLC功能一般无法满足要求，何况还需要许多I/O，如传感器、按钮及执行器件等。在这些应用中，往往不得不采用两套相对独立的PLC和运动控制系统，两者之间又往往需要通过I/O接口交换数据，实现同步等。这样就使得系统设计相当复杂，成本高，维护较难。随着硬件的发展，处理器速度大大提高，内核数量增加，内存容量越来越大，完全有可能将运动控制内核和PLC内核在一套硬件上实现，甚至将伺服单元和I/O模块挂载到同一套现场总线或工业以太网上。这样的系统设计非常紧凑，处理速度快，成本相对较低，同时拥有良好的可维护性。融合的结果是出现了一类多功能的机器人控制器，用多功能的机器人控制器的软件任务替代原来用的许多专用控制器（机器人运动控制器RC、PLC、定位系统控制器MC、生产顺序控制器PC、安全控制器SC）。这一类综合控制器的重点是机器人控制器，它同时具备强大的PLC的复合功能。图3-1显示这一融合产生的变化。

还有一类机械装置的综合控制器适合中小型生产流水线的控制。在具备强大的PLC功能的同时，也配备了一定的机器人控制和CNC的功能，这样用一套系统就可完成生产线中所有的逻辑控制、顺序控制、运动定位控制、机器人控制和机械数控，乃至安全控制的功能。与前面所述的那一类系统不同的是其机器人控制和数控功能相对适当，并不需完成复杂的多轴协调控制。

从软件的角度看，以往传统运动控制多采用G代码编程，而PLC控制器则采用IEC 61131-3的编程语言。促成运动控制和PLC功能的软件融合的技术基础首先是PLCopen国际组织成功地向世界推广了标准化的PLC编程语言，获得了自动控制业界的普遍采纳和应用。其次，是PLCopen国际组织的TC2任务工作组开发制定了PLCopen运动控制规范，排除了运动控制软件和PLC软件之间无缝集成的障碍。

PLCopen运动控制规范主要关注不同供应商提供的不同系统间的软件可复用性，同时还具备以下特性：

● 易用性。编写应用程序方便，安装和维护容易。

● 效率性。编程效率高，表现为具有足够数量且经验证的功能块，很大程度上提高了编程的效率。

● 一致性。符合IEC 61131-3标准的结构化和模块化。

● 通用性。软件独立于硬件。

● 完全性。非强制性，但很充分。

PLCopen运动功能块仅仅定义到接口和数据结构的层面，功能块的具体实现则由各个厂商自行定义。因而标准化的PLCopen运动控制功能块给广大的机械制造厂商带来了一个变革的机会，用户可以在PLCopen运动控制规范规定的基本功能块组合的基础上，以任务为导向建立具有知识产权的独特功能块库，可极大地提高软件的可复用性，尤其能体现自身的特色和竞争差异性。采用不同功能块库的组合，可以快速地形成差异化的产品序列，满足众多应用场合的需求，同时这些软件还独立于硬件系统。在更换硬件系统的时候，可以将软件部分的移植成本压缩到最小。毫无疑问，以这样标准化的方式发布的运动控制解决方案，还可减少针对最终用户的维护和培训成本。

目前PLCopen运动规范定义的功能块主要可分为用于单轴或多轴简单协同运动控制的第一/第二部分，以及多轴协调运动控制的第四部分。