随着现代制造业的飞速发展，具备“高速、高精度、高实时响应”的高端装备在各个工业领域扮演着越来越重要的角色。这些装备的高效运行离不开一项关键基础技术——运动控制技术。在当今快速发展的科技时代，运动控制行业正经历着前所未有的变革与机遇。电子展小编觉得，其能够长期保持发展的态势，背后有着强大的内在驱动力。
运动控制技术是决定其作业性能和效率的关键基础。n运动控制行业运动控制是指对机械运动部件的位置、速度、方向等进行实时控制，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。
一个完整的运动控制系统一般由人机交互界面、控制器、驱动器、电机等部件构成：【人机交互界面】用于与操作员对话并将运动指令下达给控制器，同时监控系统的运动状态；【控制器】接收操作指令后进行运动轨迹规划，向驱动器发送控制信号；【驱动器】将控制信号转变为电流和电压信号；【执行电机】按所设定的力矩、速度、位置等指令信号完成相应的运动；【测量反馈装置】则将检测到的移动部件的实际位移量进行位置反馈，以纠正电机执行动作的偏差。因此，控制器相当于运动控制系统的“大脑”，驱动器相当于“心脏”，电机则充当了“手脚”的角色。n产业链运动控制系统广泛应用于各类数控机床及需要位置控制的精密制造领域，如包装、纺织、电子、塑料、医疗设备、印刷、橡胶、食品等行业。产业链的中游主要为运动控制器、驱动器、电机、减速器和传感器等核心部件的提供商，以及运动控制系统解决方案提供商。其中：运动控制系统具体产品包括伺服系统、步进系统等。
n伺服系统
伺服系统集材料、电子、控制、通讯等技术于一体，具体是指以位置、速度、转矩为控制量，能够动态跟踪目标变化从而实现自动化控制的系统，是实现工业自动化精密制造和柔性制造的核心技术。伺服系统可按照控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，通过驱动装置对电机输出力矩、速度和位置的控制量，形成的机械位移能准确地执行输入指令要求。构成部件主要包括伺服驱动器和伺服电机两部分。
伺服系统应用市场目前属于市场成长期。2008-2021年，国内伺服系统市场规模由24.5亿元增长至279.3亿元，CAGR高达20.59%，其中，2021年增长较快，同比增长37.09%，主要受益于2021年上半年制造业景气度较高，需求较为旺盛。2022年中国伺服系统市场规模约为271亿元，2023年初步估计超300亿元。日本品牌、欧美品牌以良好的性价比和较高的可靠性占据了我国较大的市场份额，国产品牌虽起步相对较晚，但受益于多因素的推动，国产份额不断提升，国外品牌的市占率逐年下滑。
n步进系统
步进系统一般由步进电机和步进驱动器构成，步进电机按照驱动器发出的指令脉冲工作，按照设定的方向转动相应的角度；通过控制脉冲个数可以控制角度位移量，达到准确定位；通过控制脉冲频率可以控制电机的转速和加速度，达到准确调速。按照是否设置位置检测反馈装置，是否构成运动反馈控制回路，步进系统可以分为开环步进系统和闭环步进系统。开环步进存在丢步、噪声大、发热大的先天缺陷，通过引入位置编码器将步进驱动闭环化，从根本上避免了丢步的可能，将可能丢步的步进系统变成了不能丢步的伺服系统。步进系统能够满足大多数低负载/恒负载的低速工况，并且具有控制简单、成本低、可靠性高等方面的优势，因此，在普通机床、纺织、包装、电子加工、仪器、激光加工、线切割、焊接等领域广泛运用。我国步进系统市场以内资品牌为主，市场集中度不断提高，如雷赛智能、深圳研控、鸣志电器等国产品牌已占据整个市场份额的90%以上，其中雷赛智能以37.92%的市场占有率位居行业第一。日本东方马达（Oriental Motor）和百格拉（Berger Lahr）等外资品牌则在部分高端应用环节应用较多。
n核心部件运动控制系统的核心部件主要包括控制器、驱动器、电机等，相互之间需要复杂的电缆进行相互连接，具有接线人工成本高、占用空间大、电缆信号易受干扰等缺点，因此各部件呈现从单一产品到产品集成的发展与应用。目前，国外厂商已普遍采用一体化模式进行两个甚至多个部件的集成，例如智能一体式电机将伺服电机、驱动器、单轴控制器、总线通讯集成于一体。
控制器
控制器起连接操作人员与伺服系统的作用，其主要任务是通过计算每个预定运动的轨迹，形成控制参数，发出运动指令，同时监测传感器传输的反馈信号并及时调整，实现闭环控制，保证运动控制系统能够正确运行。运动控制器由硬件、固件、软件等组成，其中硬件部分包括微处理器、存储器、接口电路、通信接口、电源等；固件是指固化在微处理器、存储器、可编程逻辑器件等元件中的软件；软件部分由实时操作系统、运动控制指令编译器、运动控制参数的预处理及优化、运动控制函数、通信管理等模块构成。分类：驱动器 驱动器是控制器和电机之间的桥梁，它接收控制器的指令，并将其转换为电机所需的电流或电压信号，以驱动电机运行。类型：伺服驱动器：用于控制伺服电机，具有高精度、高动态响应的特点。
步进驱动器：用于控制步进电机，适用于需要精确位置控制的应用。变频驱动器（VFD）：用于控制交流电机的速度，广泛应用于工业传动系统。
电机
电机是运动控制系统中的执行部件，将电能转换为机械能，驱动机械负载运动。电机类产品市场供应充分，市场不存在垄断。类型：伺服电机：具有高精度、高动态性能，适用于需要精确位置、速度和转矩控制的应用。步进电机：通过脉冲信号控制电机的步进运动，适用于低速、高精度的位置控制。交流电机：包括异步电机和同步电机，适用于大功率、高效率的传动系统。直流电机：具有简单的控制方式和良好的调速性能，但需要定期维护。
n运动控制系统的控制方式
①由脉冲控制向工业现场总线升级控制方式从脉冲式接口向工业现场总线转变，也即从基于脉冲信号的直接控制，向基于通信协议的网络化控制的升级。工业以太网等技术又进一步推动了这一转变，国外厂商已广泛采用工业现场总线来解决设备内部和设备之间的信息传递问题。控制方式的转变：脉冲式接口控制：通过发送脉冲信号来控制伺服电机的运动。例如，每发送一个脉冲，电机旋转一个固定角度。这种方式简单直接，但存在局限性，如控制轴数有限、接线复杂、抗干扰能力弱。工业现场总线控制：通过总线协议（如Profibus、CAN、EtherCAT等）在设备之间传输数据。伺服驱动器接收总线上的指令，直接控制电机的速度、位置等参数。这种方式实现了设备之间的实时通信和协调控制。技术优势的提升：抗干扰能力：脉冲信号易受电磁干扰，导致控制精度下降；而工业现场总线采用数字通信，抗干扰能力强。系统扩展性：脉冲式接口控制轴数有限，而总线控制可同时控制多个轴，甚至几十个轴，便于系统扩展。布线简化：脉冲式接口需要为每个轴单独布线，而总线控制只需一根通信电缆，大大简化了布线。实时性与同步性：总线控制能够实现更高的实时性和同步性，适用于复杂的多轴联动控制。
②工业现场总线再进一步向工业网络全互联发展在新的工业体系中，工业数据成为制造业的“血液”，居于核心位置。以工业数据为脉络，整个智能制造逻辑重构为数据产生（工业现场）、数据传输、数据管理与价值发掘几个环节。从制造效率及工业大数据安全可靠角度看，制造业领域必须完整实现从现场总线到工业现场网络全互联的技术升级。运动控制部件与系统目前处于市场成长期，内、外多驱动力共同助推行业成长。一方面，技术升级、新兴产业制造需求以及全球科技和产业竞争、国产化替代等多因素共同推动制造业发展，全球主要工业国家的发展方向聚焦智能制造，其发展前景广阔，这也必定带动上游运动控制系统等核心基础环节的快速、高水平发展。另一当面，随着劳动力成本的上升、人口红利的减弱，我国制造业转型升级的需求迫切，“机器替代人”已成为必然的发展方向，运动控制及智能制造产业的发展有着长期的内在驱动力。
电子展小编认为，在未来的发展中，只有不断加强这些核心动力的培育和发展，运动控制行业才能在激烈的市场竞争中立于不败之地，实现可持续的高质量发展。
文章来源：菁云资本