西門子太原模塊一級授權總代理

在回答這個問題之前，首先要清楚伺服電機的用途，相對于普通的電機來說，伺服電機主要用于精確定位，因此大家通常所說的控制伺服，其實就是對伺服電機的位置控制。其實，伺服電機還用另外兩種工作模式，那就是速度控制和轉矩控制，不過應用比較少而已。

速度控制一般都是有變頻器實現(xiàn)，用伺服電機做速度控制，一般是用于快速加減速或是速度精準控制的場合，因為相對于變頻器，伺服電機可以在幾毫米內達到幾千轉，由于伺服都是閉環(huán)的，速度非常穩(wěn)定。轉矩控制主要是 控制伺服電機的輸出轉矩，同樣是因為伺服電機的響應快。應用以上兩種控制，可以把伺服驅動器當成變頻器，一般都是用模擬量控制。

伺服電機最主要的應用還是定位控制，位置控制有兩個物理量需要控制，那就是速度和位置，確切的說，就是控制伺服電機以多快的速度到達什么地方，并準確的停下。

伺服驅動器通過接收的脈沖頻率和數量來控制伺服電機運行的距離和速度。比如，我們約定伺服電機每10000個脈沖轉一圈。如果PLC在一分鐘內發(fā)送10000個脈沖，那么伺服電機就以1r/min的速度走完一圈，如果在一秒鐘內發(fā)送10000個脈沖，那么伺服電機就以60r/min的速度走完一圈。

所以，PLC是通過控制發(fā)送的脈沖來控制伺服電機的，用物理方式發(fā)送脈沖，也就是使用PLC的晶體管輸出是的方式，一般是低端PLC采用這種方式。而中PLC是通過通訊的方式把脈沖的個數和頻率傳遞給伺服驅動器，比如Profibus-DP CANopen,MECHATRObbbb-II,EtherCAT等等。這兩種方式只是實現(xiàn)的渠道不一樣，實質是一樣的，對我們編程來說，也是一樣的。這也就是我想跟大家說的，要學習原理，觸類旁通，而不是為了學習而學習。

對于程序編寫，這個差別很大，日系PLC是采用指令的方式，而歐系PLC是采用功能塊的形式。但實質是一樣的，比如要控制伺服走一個絕對定位，我們就需要控制PLC的輸出通道，脈沖數，脈沖頻率，加減速時間，以及需要知道伺服驅動器什么時候定位完成，是否碰到限位等等。無論哪種PLC，無非就是對這幾個物理量的控制和運動參數的讀取，只是不同PLC實現(xiàn)方法不一樣

工業(yè)智能化向前沿推進 芯片設計如何助力PLC低功耗、小型化

      工業(yè)領域的技術變革經過了幾個時代，當前已經進入了工業(yè)4.0階段，雖然技術更迭在加速，但每一次更迭都致力于相同的愿景，即提高生產效率、降低安全隱患、提高產品一致性和質量、縮短產品生產周期，以及降低生產過程的浪費。

對此，近些年一直將提升工業(yè)和工廠智能化作為主要目標市場的美信深有體會，2014年該公司推出面向工業(yè)市場的第一代微型PLC產品，大幅減小PLC尺寸；2016年推出的第二代Pocket IO產品，較上一代尺寸縮小2.5倍，功耗降低30%，整個模塊體積縮小到可以放入口袋，這也是Pocket IO名稱的來歷。更重要的這一代產品通過引入了IO-bbbb技術，一種智能傳感器技術，讓工業(yè)控制真正實現(xiàn)自適應，能夠讓產線針對外界環(huán)境的變化，實現(xiàn)一些動態(tài)響應和調整。由此帶來的是通過自適應調節(jié)提供生產靈活性，工廠可以用一條產線生產多種產品，不需要增建、擴建更多的產線；按照兩年更新一代的節(jié)奏，到了今年2018年，美信如約推出了第三代工業(yè)平臺Go IO產品，這一代產品的尺寸較上一代縮小10倍，功耗降低50%。

如果說第一代和第二代工業(yè)平臺產品的推出背后是隨著自動化水平的提高，工業(yè)領域對于模塊體積要求越來越高，對分布式控制的需求也越來越多。那么到了第三代產品，我們能看到工業(yè)4.0對工廠建設的新要求和新趨勢，即隨工業(yè)物聯(lián)網和智能化的不斷推進，整個工廠網絡面臨重建，智能化控制正在加速向前沿、邊緣推進，而工業(yè)設備邊緣側的小型化、低功耗要求顯著更高。下圖數據顯示，當前市場對小型PLC的需求量幾乎是大型PLC的2倍，明顯見證了這一趨勢，Go IO正是為此而來。

工業(yè)智能化向前沿推進 芯片設計如何助力PLC低功耗、小型化

“實際上Go IO的引入可以讓客戶實時監(jiān)測產線運行的健康狀況，每個環(huán)節(jié)是不是在正常健康的運轉，同時引入一些診斷的功能，從而實現(xiàn)更加智能化的管理。而且從前沿智能傳感器收集大量信息，能夠獲取更準確的數據，對人工智能的引入也是有幫助的，因為人工智能的算法可以基于這些精準的數據來做運算，從而做出正確的判斷。Go IO的部署，可以讓終端設備將收集到的數據送到云端，對于AI數據管理非常有利。"美信工業(yè)及醫(yī)療健康事業(yè)部總經理Jeff DeAngelis這樣介紹Go IO對未來智能化工廠建設的意義。

最新一代Go IO產品在尺寸、功耗方面表現(xiàn)的顯著改善得益于幾顆核心器件的集成化設計和性能優(yōu)化。包括將上一代通信模塊MAX14949與變壓器集成在一起，構成MAXM22510，尺寸減小了40%；IO部分的數字隔離器MAX14930和數字串行器MAX22190集成在一起，構成MAX22192，尺寸減小了31%；電源部分通過美信專有的uSLIC電源模塊技術實現(xiàn)輸出電流可達300mA工業(yè)電源模塊MAXM15462，將高效同步整流的高壓DC-DC轉換器和電感、電容全部集成到一起，較上一代解決方案的尺寸減小了65%。最終實現(xiàn)的Go IO電路板尺寸只有12K mm3 。

工業(yè)智能化向前沿推進 芯片設計如何助力PLC低功耗、小型化

Go IO PLC板卡大小不及一張名片

然而在傳統(tǒng)的工業(yè)領域，芯片產品的高集成度優(yōu)勢并不那么明顯。對此，Jeff也坦言，因為工業(yè)領域的客戶需求相對分散，如何在高集成度和靈活性之間取得平衡確實是產品定義中的一大難題。美信的做法是聽取客戶聲音，與客戶進行廣泛溝通，了解他們的需求，在產品定義中以解決客戶的實際問題為出發(fā)點是其經驗之談。

用一個細節(jié)來說明美信在產品定義中對客戶實際需求的考量。MAX14912是一款8路數字輸出芯片，以非常小的尺寸提供8通道的數字輸出，它除了可以實現(xiàn)快速切換外，還具有安全的去磁功能，這點在工業(yè)控制里很重要，因為系統(tǒng)中的一些傳感器是感性負載，在開關瞬間會產生很強的反沖，這個能量如果不能很好的處理會造成機器設備的損壞。MAX14912這顆IC里集成了釋放通道，讓它具有了去磁的功能，可以把感性負載的瞬間反沖吸收掉，為設備和其他單元提供有效的保護。幫助用戶擺脫設計的局限性。

Jeff提到，之所以命名為Go IO，意在這款平臺產品因為其小型化的特征可以進入更多的應用場景，不只局限于工業(yè)自動化應用，還可以進入包括樓宇自動化、機器人等同樣對低功耗、小型化有較高要求的應用領域。“很多客戶已經在design in階段。"Jeff如是說。