看待未來的發(fā)展，我們必須先從需求談起。傳統(tǒng)的編碼器，無論是增量型或者絕對值型的編碼器，通常只能夠采集和傳輸角度或長度的位置及其變化信息，這些信息對于運動控制來說至關(guān)重要。然而，隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的提升，工業(yè)安全意識的增強，對于運動控制反饋的也提出了更高的要求。于是，我們不難看出新一代工業(yè)編碼器的發(fā)展方向。

對于速度控制而言，位置分辨率是一個非常關(guān)鍵的因素。因為當速度較快時(如：6,000 rpm 以上)，為了精確反饋實時的位置信息，就需要編碼器有著極高的位置刷新頻率。這一方面要求編碼器本身的角度/位置分辨率足夠精細;另一方面，信號傳輸?shù)乃俣纫惨銐蚩?，以便能夠?qū)⒉杉降奈恢眯畔崟r的傳遞到控制器中。

而對于位置控制而言,情況就會略有不同,僅僅高分辨率是不夠的。這就好比金店里不能用廚房稱面粉的秤來稱金飾。雖然這兩種秤的分辨率都很高,但是精準度是不一樣。對于金飾而言,精準度的要求明顯要高得多。
對于旋轉(zhuǎn)編碼器而言,通常采用光學原理檢測,分辨率和精度均相對較高。采用玻璃碼盤或者金屬碼盤制成的標準編碼器,通常分辨率可以達到16~18位(65.536~262144步)精度也可以控制在0.1度以內(nèi)。對于一些對控制精度要求較高的場合,比如印刷,或者硅晶圓的搬運,則可能需要更高分辨率和精度的角度編碼器來實現(xiàn)。

對于速度控制精度要求較高的場合,尤其是對于如印刷等多軸同步運動的應(yīng)用,位置反饋的刷新時間就尤為重要。通常要求編碼器實時位置刷新時間不高于2ms。在軸的精確定位和路徑控制中所涉及到的所有傳感器和執(zhí)行機構(gòu)都必須做到實時同步。

在 EtherNet/IP 網(wǎng)絡(luò)中，DLR (Device Level Ring)功能的出現(xiàn)，很好的解決了這個問題。將雙網(wǎng)口的編碼器與系統(tǒng)中其他元件首尾相連，形成一個具有更高可靠性的閉環(huán)回路，當環(huán)路中出現(xiàn)斷線故障時，系統(tǒng)會立即檢測到信號傳輸?shù)闹袛啵⑶以谇袚Q至旁路的同時發(fā)出警報。這樣一來單個電纜中斷將不會導致其他節(jié)點和整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

與之類似,在 PROFINET網(wǎng)絡(luò)中的MRP( MediaRedundancy Protocol)也是一樣,通常 PROFINET只支持線性/樹形拓撲結(jié)構(gòu),默認不提供冗余網(wǎng)絡(luò)。MRP通過一個簡單的設(shè)備顯著提高了系統(tǒng)的可靠性。如果連接失敗(比如電纜斷裂或節(jié)點故障),節(jié)點會檢測到這個故障并嘗試以另一種方式連接到系統(tǒng)的其余部分。之前斷開的連接得到閉合,所有節(jié)點重新連接到網(wǎng)絡(luò)。

目前,各大傳感器廠商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述均有各自的定義,用戶通過描述文件將其導入到控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中,而設(shè)備與設(shè)備之間不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換則十分困難。傳統(tǒng)的開放平臺通信(OPC和COM/DCOM的結(jié)合雖讓開放平臺通信可以順利擴展,但必須基于
Microsoft windows架構(gòu)且需要繁瑣的配置。這導致數(shù)據(jù)的配置和交換極為復雜。

OPC UA 定義了統(tǒng)一的架構(gòu)(Unified Architecture)，使得機器與機器之間的自動化通信更加流暢。這種架構(gòu)不限制操作系統(tǒng)或是編程語言，是一種面向服務(wù)的架構(gòu)( SOA )，從智能傳感器、智能執(zhí)行機構(gòu)一直到控制系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)，都具有強健的信息安全特性和可擴展性。
OPC 基礎(chǔ)服務(wù)是一套抽象的數(shù)據(jù)應(yīng)用描述，和通訊協(xié)定無關(guān)，是 OPC UA 機能的基礎(chǔ)。傳輸層將方法轉(zhuǎn)換為通訊協(xié)定，將資料序列化(或反序列化)，再傳送到網(wǎng)絡(luò)上。 為了上述目的，定義了兩種通訊協(xié)定，其中一個是以效率進行過優(yōu)化的二進制 TCP 訊定，另一個則是 Web 服務(wù)導向的協(xié)定。
為了能夠?qū)⒕幋a器更加方便的應(yīng)用到控制系統(tǒng)中,需要配置的當然不僅僅只有位置分辨率本身。在往復運動中,大多數(shù)時候設(shè)備運動的一個周期對應(yīng)于其連接的多圈編碼器來說,并不是一個整的圈數(shù)。為了讓客戶端的二次開發(fā)更加便利,需要精確的設(shè)置設(shè)備軸與編碼器軸之間的傳動比。市面上已有不少智能型的編碼器具有循環(huán)軸( Round Axes功能,只需要設(shè)置分子和分母便可精確匹配該傳動比。

另一方面，位置和速度的單位偏好也會因客戶習慣而有所不同，多種可選的輸出單位，可以使應(yīng)用配置的導入達到事半功倍的效果。為了最大限度的提高生產(chǎn)效率，預(yù)設(shè)值的設(shè)置還需要具有實時的在線功能。即使在設(shè)備運轉(zhuǎn)時，也可以與控制循環(huán)同步進行絕對位置調(diào)整(也稱為“偏移調(diào)整”)而無需停機。

設(shè)備的當前運行狀態(tài)如何?一旦出現(xiàn)故障，有哪些診斷數(shù)據(jù)?這些情況，用戶是需要第一時間了解的。因此，全面的故障警告和報警信息尤為重要。

然而，大部分的故障都是事前有征兆的，這也就是預(yù)防性維護的重要性。要在故障發(fā)生前排除隱患，通常有兩個辦法：定期排查或者有針對性的檢查。

定期的做法，雖然避免了意外停機造成的損失，但是需要耗費大量精力和成本，因為不同設(shè)備的運行頻率和狀態(tài)各不相同。

通過采集和儲存的診斷信息和生命周期數(shù)據(jù)，可以極大的提高預(yù)防性維護的效率。智能編碼器通常能夠處理上電時長、旋轉(zhuǎn)時長、工作轉(zhuǎn)速和環(huán)境溫度...等生命周期內(nèi)的維護數(shù)據(jù)，以便于設(shè)備維保人員有針對性的進行預(yù)防性維護。