臺達蔡清雄：分布式-集中式控制引領運動控制技術的未來
http://www.debgrams.com 2025-04-17 16:27 來源：中達電通股份有限公司
作為臺達工業自動化技術體系的重要開拓者之一，蔡清雄博士以三十年深耕鑄就了臺達在運動控制領域的領先地位。憑借對未來工業發展的深刻洞察，蔡清雄博士提出了“分布式-集中式控制將是運動控制技術未來革新的方向”。
在現代工業以及智能制造的發展浪潮中，運動控制作為核心驅動力，決定了產品精度、設備生產效率，更是不同裝備形成差異化的基本要素。
隨著傳感技術、網絡技術等先進科技的深度融合，運動控制技術正經歷著革命性的變革，逐步邁向更高層次的智能化與協同化方向發展。
從集中式到分布式：運動控制架構的演進
長久以來，集中式控制架構在運動控制領域占據主導地位。這種架構就如同一個金字塔，運動控制器處于塔尖，是唯一的“大腦”，負責所有的運算和指令下達，而伺服驅動系統僅僅是聽從指揮的“執行者”。在早期相對簡單的工業環境中，這種架構能夠滿足設備運行的基本需求。
但隨著工業自動化向著高復雜度、高精度方向發展，這種模式的弊端逐漸顯現。當系統規模擴大時，處于中央控制節點的“大腦”勢必要承擔更多任務，可能導致節點處理能力過載，進而影響系統性能。用戶只能通過不斷升級硬件來緩解這一問題，但這不僅增加了成本，還限制了系統的靈活性與擴展性。
隨著負責驅動的伺服驅動系統在性能上、功能上全面的提升，新的方式開始出現——分布式控制架構逐漸成為復雜運動控制設備新的解決方案。在這種架構下，運動控制功能被下放到伺服驅動器中，利用驅動器的高速運算能力（通常可達50微秒/次），顯著提升了系統的響應速度與數據處理效率。這種多節點協同處理的方式，不僅減輕了中央控制器的負擔，還大幅提高了系統的靈活性與擴展性，特別是在多軸、高同動性要求的場景中表現出色。
分布式-集中式控制：融合趨勢下的新思路
隨著智能化理念的深度融合，“分布式-集中式控制”架構逐漸涌現，這種模式巧妙結合了集中式與分布式控制的優勢，成為運動控制技術的未來趨勢。
在分布式-集中式架構下，伺服驅動器負責處理高速信息（如張力、扭力、震動加速度等），而上位控制器則專注于處理相對較慢的信息（如流速、流量等）。這種分工不僅優化了系統的效率與性能，還通過資源整合與協同處理，實現了更高效的數據傳輸與更精準的軸間配合。
臺達伺服系統就是在這樣的理念下進行深度升級的。伺服驅動器不再僅僅是硬件設備，而是具備了高速信息處理能力的智能節點。通過在編碼器內嵌入CPU，臺達實現了設備內部的多級信息處理。
例如，傳感器（如震動傳感器、編碼器等）提取的信息首先在驅動器中進行軸間信號處理，隨后將匯總信息傳遞給控制器。這一過程不僅降低了配件成本，還顯著提升了設備的智能化水平，使運動控制系統能夠提前感知設備狀態，具備預兆診斷功能，從單純的指令執行轉向智能健康管理。
技術創新：聚焦高同動性需求
在高同動性需求的應用場景中，臺達通過技術創新展現了卓越的競爭力。以龍門控制為例，臺達將多臺驅動器整合在一個CPU控制下，顯著提升了軸間同動性。傳統模式下，即使采用EtherCAT等高速通信協議，軸間信息交換仍存在延遲。而臺達的創新設計通過優化CPU資源分配，大幅減少了數據存取延遲，確保了系統的快速響應與精準配合。
臺達高階型多軸交流伺服系統ASDA-W3系列便是這一技術的杰出代表。該系統通過一個CPU控制12軸的IGBT，在半導體設備等高精度應用場景中表現出色，不僅節省了配線成本，還縮小了設備體積，進一步驗證了分布式-集中式控制架構的可行性與優越性。
從架構轉型到智能化升級，再到滿足特殊需求的創新設計，運動控制技術將繼續朝著多節點協同、智能化管理與高精度控制的方向發展。臺達亦將繼續在這一領域的探索與創新，為高端制造注入強勁動力。
關于臺達
臺達創立于 1971 年，為全球提供電源管理與散熱解決方案，并在工業自動化、樓宇自動化、通信電源、數據中心基礎設施、電動車充電、可再生能源、儲能與視訊顯示等多項產品方案領域居重要地位，逐步實現智能制造與智慧城市的發展愿景。臺達秉持“環保 節能 愛地球”的經營使命，將企業可持續發展與商業模式相結合，運用高效率電力電子核心技術，以因應氣候變遷帶來的環境議題。臺達運營網點遍布全球，在五大洲近200個銷售網點、研發中心和生產基地為客戶提供服務。
多年來，臺達投入事業運營、科技創新與企業可持續發展的成就榮獲多項國際榮耀與肯定。自2011年起，臺達連續13年入選道瓊斯可持續發展指數 (Dow Jones Sustainability Indices, 簡稱DJSI) 之“世界指數” (DJSI World Index) ，亦于2020與2022年CDP (全球環境信息研究中心) 年度評比榮獲氣候變遷與水安全雙“A”領導評級，并連續6年獲評供應鏈參與領導者。
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