PLCopen运动控制规范：IEC 61131-3下的运动功能块库

运动控制技术是装备领域和制造行业的核心技术。这是因为机械装备的制造加工功能一般是通过其相关部件的运动来实现的。尽管制造加工的原理常常有很大的差异，但是都离不开机械部件的运动。从这个意义上说，运动是机械装备的本质特征。

运动控制泛指通过某种驱动部件（诸如液压泵、直线驱动器，或电动机——通常是伺服电动机）对机械设备或其部件的位置、速度、加速度和加速度变化率进行控制。由此可见，运动控制系统是确保数控机床、机器人及各种先进装备高效运行的关键环节。而机器人和数控机床的运动控制要求更高，其运动轨迹和运动形态远较若干专用的机械装置（如包装机械、印刷机械、纺织机械、装配线、半导体生产设备）复杂。

长期以来，用户可在很大范围内选择实现运动控制的硬件。不过，每种硬件都要求独自而无法兼容的开发软件。即使所要求的功能完全相同，在更换另一种硬件时，也需要重新编写软件。这一困扰运动控制用户的问题，其实质就是如何实现运动控制软件的标准化问题。

PLCopen组织考虑到用户存在运动控制软件标准化的需求，从1996年就建立了运动控制规范工作组，历时十多年完成了这一具有挑战性的工作。

PLCopen开发运动控制规范目的在于：在IEC 61131-3为基础的编程环境下，在开发、安装和维护运动控制软件等各个阶段，协调不同的编程开发平台，使它们都能满足运动控制功能块的标准化要求。换句话说，PLCopen在运动控制标准化方面所采取的技术路线是，在IEC 61131-3为基础的编程环境下，建立标准的运动控制应用功能块库。这样较容易做到：让运动控制软件的开发平台独立于运动控制的硬件；让运动控制的软件具有良好的可复用性；让运动控制软件在开发、安装和维护等各个阶段，都能满足运动控制功能块的标准化要求。总而言之，IEC 61131-3为机械部件的运动控制提供一种良好的架构。

PLCopen为运动控制提供功能块库，最显著的特点是：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；更值得注意的是，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。(www.xing528.com)

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。

运动控制系统已经广泛应用于机械制造、冶金、交通运输、石油化工、航空航天、国防科技、生物工程、医疗卫生和民用工业等。作为自动化的主要子系统，它正发挥越来越重要的作用。工业4.0和中国制造2025更加速了运动控制系统的发展。

运动控制技术是装备领域和制造行业的核心技术。虽然设备种类众多，设备功能各异，表现形式和对运动形式的需求多种多样，但从总体看，运动控制分为两大类型：

第一类运动控制问题。其特征是被控对象空间位置或轨迹随运动的变化而改变。它研究被控对象的运动轨迹，分析运动路径、速度、加速度与时间的关系，分析各类运动轨迹的特征点。

第二类运动控制问题。其特征是因某类物理量，例如，温度、压力、流量等变化，迫使电机转速随负载变化而变化，以满足温度、压力、流量等被控变量恒定或按一定规律变化。它可归纳为单轴运动控制的周期式旋转控制问题。