隨著IＴ產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，工廠內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)化也全面進(jìn)入了要以網(wǎng)絡(luò)來聯(lián)機(jī)的時(shí)代，這也使得"ＰC based"的控制器在工廠設(shè)備中被運(yùn)用的比例也愈來愈高，在圖一中所展現(xiàn)的是一個(gè)開放式架構(gòu) (Open Architecture) 工廠自動(dòng)化 (Factory Automation) 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包含了硬件及各式的通訊協(xié)議。
在硬件方面可以看出走向串行式是一個(gè)共通的趨勢，因?yàn)榇惺酵ㄓ嵄旧砭陀小妇S修容易」、「簡省成本」、「遠(yuǎn)程控制」等的特點(diǎn)。但其不方便的地方就是在于很難找出一種通用于所有組件及設(shè)備之間的通訊協(xié)議。舉例來說，串行式影像的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議：Camera link 和串行式運(yùn)動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議：SERCOS就是完全不同的語言。彼此并不能共享一條線而彼此溝通。
本文將著重在探討串行式運(yùn)動(dòng)控制的技術(shù)。在近年來，由于半導(dǎo)體制造設(shè)備等相關(guān)的電子制造設(shè)備市場大幅成長，而使得機(jī)器設(shè)備上的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)了以下數(shù)點(diǎn)的技術(shù)需求：
1. 多軸運(yùn)動(dòng)控制
機(jī)器設(shè)備因自動(dòng)化程度提高而使得單一機(jī)器上所需要的軸數(shù)增多，一臺設(shè)備上十幾軸是常見的事情。在軸數(shù)變多后，如何協(xié)調(diào)各軸動(dòng)作就是一個(gè)重要的課題。
2. 體積要小
由于廠房空間的限制，機(jī)器的體積要越小越好，機(jī)器內(nèi)控制器的體積也就被要求愈來愈小，相對地走線空間也愈來愈少。
3. 要更精準(zhǔn)
隨著半導(dǎo)體制程已經(jīng)精密到100nm以下，在制程及檢測相關(guān)設(shè)備所要求的運(yùn)動(dòng)精度也要更精確，其它如ＬＣＤ設(shè)備、ＳＭＤ制程設(shè)備也有相同要求。
4. 要更穩(wěn)定
因?yàn)樵O(shè)備的投資經(jīng)費(fèi)龐大，系統(tǒng)停機(jī)的成本就更顯的突出，因此所有機(jī)器設(shè)備制造商都必須追求系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)也必須考慮在組件損壞須要維修時(shí)，必須能快速替換且不出差錯(cuò)。
然而，綜合以上幾點(diǎn)的需求分析可以看到，既要在一個(gè)控制器內(nèi)進(jìn)行多軸運(yùn)動(dòng)控制，又要控制器的體積更小，配線的維修要更容易，這些條件看來是相沖突的。可以這樣說，「串行式運(yùn)動(dòng)控制」技術(shù)便是因應(yīng)這些新時(shí)式機(jī)器設(shè)備的需求而產(chǎn)生的。以下各節(jié)將深入介紹此技術(shù)之內(nèi)涵。
傳統(tǒng)ＡＣ伺服定位系統(tǒng)
圖二所示是一個(gè)傳統(tǒng)「模擬式ＡＣ伺服定位系統(tǒng)」的方塊圖，驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)層回路是一個(gè)相量控制的電流死循環(huán)系統(tǒng)以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，外圈是轉(zhuǎn)速死循環(huán)控制。運(yùn)動(dòng)控制卡讀回 Ｅncoder位置來作定位死循環(huán)控制。通常控制卡會(huì)利用ＤＡ輸出電壓到驅(qū)動(dòng)器當(dāng)成轉(zhuǎn)速指令。
圖三所示為改良后的「脈沖式ＡＣ伺服定位系統(tǒng)」，因?yàn)樗欧?span style="color:blue">驅(qū)動(dòng)器的進(jìn)步而將定位死循環(huán)控制移入驅(qū)動(dòng)器內(nèi)執(zhí)行。運(yùn)動(dòng)控制卡輸出脈沖指令來同時(shí)控制馬達(dá)的位置及轉(zhuǎn)速，同時(shí)讀回Encodcr 位置以作定位修正之用。
