数字运动控制网络，使机器间的数据通讯能力呈指数式增长。数据量的增长对于产量、机器、维护成本等因素的影响，在初期阶段并不十分明显。数字机器到机器（M2M）的通讯，是工业物联网（IIoT）的重要组成部分，更多的信息流是工业4.0和数字化生产的大势所趋。当机器设计人员使用数字运动控制网络时，将会发现下文所述的12个好处。
　　1.增加产量
　　对机器来讲，产量是权重最大的关键业绩指标，这一点毫无争议。增加产量的一个途径是提高机器速度。然而，速度的增加需要维持定位精度、足够的调节增益和准确的锁存。
　　2.维持精度
　　在模拟运动控制网络中，使用脉冲序列来定位时，由于脉冲电路自身的限制，想要增加速度，必须降低精度才能实现。例如，全速运转的马达，如果使用最高精度，那么伺服驱动每秒钟需要接收超过五千万个脉冲信号。而脉冲电路每秒钟只能接收四百万个脉冲信号，所以必须降低精度。精度的降低会带来新的问题，比如低精度条件下所生产的产品，可能无法满足技术规格书的要求。使用数字运动控制网络，则可以保证高精度；控制器可以按照网络周期来发送目标位置。
　　3. 动态调节增益
　　当运动设备，比如伺服电机，运转在较高转速下时，需要调整伺服电机的调节增益，以便维持机器运行的可重复性。使用模拟运动网络，运动控制的调节增益一般被限制在两组，由运动控制器的输入控制。由于通过网络，在任何时间都可以设置覆盖调节增益，因此在数字运动控制网络中，并没有这种限制。另外，由于在每个网络周期，控制器都会收到诸如位置反馈、速度、力矩等运动参数，因此也可以使用动态调节。控制器能够利用这些数据来修正算法，以便随时根据实际情况设定运动机器的调节增益。
　　4. 增加锁存反应
　　根据控制器执行锁存方法的不同，机器根据锁存输入启动运行，可能会受到速度的限制。使用模拟运动控制网络，锁存由控制器完成。位置锁存发生在控制器执行周期的末端，一般为毫秒级。如果增加速度，就需要更宽的位置范围，只有这样锁存的位置才可以落入其中。更宽的位置范围，可能会导致机器生产的部件为次品，所以速度就受到限制。利用数字运动控制网络，锁存发生在驱动器侧，驱动器将锁存位置通过网络传递给控制器。驱动器侧的锁存机制因生产制造商而不同，但是一般其锁存的范围为10微秒以内。配置专用“高速锁存器”的驱动器，一般包括中断器，再加上附加计算，锁存精度就可以达到微秒级。这样就可以确保锁存位置保持在较小的范围内，从而可以使机器运行在更高的转速。

图1：不同机器切削出来的圆形部件外形图。利用高速数字网络要比利用模拟网络切削出来的圆形部件圆滑的多。本文所有图片来源：日本安川电器

　　此外，如果控制器必须根据锁存位置计算出寄存距离，那么当机器运行在较高转速时，控制器可能没有足够的时间完成计算。数字运动控制网络包含锁存和寄存相结合的指令，所以寄存器在锁存输入发生后，立即执行。这种执行完全独立于控制器的运算。
　　5.降低机器成本
　　如果通过数字运动控制网络可以实现，那么实现同样功能的部件和设备就可以被撤掉。可以被撤掉的物项包括输入/输出(I/O)模块，I/O接线以及限位传感器。
　　6.撤掉控制器I/O模块
　　在传统模拟系统中，控制器I/O模块连接到安装在机器上的传感器和指示器。因为运动控制网络的设备，可以通过网络完成I/O连接，因此传感器、指示器可以连接到数字运动控制网络设备而不是控制器上。这样，控制器I/O模块就没有存在的必要了。

图2：该图显示的是驱动器锁存采样速率为62.5us（非高速锁存）的例子。通过数字运动控制网络实现，实现精确的位置锁存。

　　7. 撤掉I/O接线
　　包含诸如“故障复位”输入、“安全停止活动”输出等I/O功能的设备，也许可以将其集成到诸如人机界面（HMI）等设备中去。控制器通过硬接线与从设备交换信号。当使用数字运动控制网络时，由于这些功能可以通过网络来实现，因此就没有必要使用硬接线。

图3：在使用数字运动控制网络时，由于可以撤掉部分设备和部件，因此可以简化设计，降低成本。

　　8.撤掉限位传感器
　　对于运动控制机器来讲，软件限值可以由运动设备来实现，因此就不必使用限位传感器。
　　9.降低维护成本
　　通过简化维护程序、制定故障处理规程、监测机器寿期中止等，可以降低机器维护的时间和成本。
　　10. 减少维护时间
　　用新设备替换故障设备，可能需要使用组态软件，按照故障单元的参数来设置新设备，以便完成更换。由于控制器利用数字运动控制网络，可以完成组态设置工作，因此可以从维护流程中删除使用组态软件的步骤。
　　控制器可以被设计成在启动时读取机器参数，来确定是否已经设置相关参数，如果没有，那么就自动写入相关参数来完成设置。如果这些都已完成，维护流程只要完成物理设备的更换，不需要运行任何软件。
　　11.减少紧急维护
　　当机器出现故障时，可能需要执行维护工作。使用数字运动控制网络时，控制器可以通过网络直接读取故障信息。可以对控制器进行组态，使其能够执行故障处理程序来清除故障，避免故障起因事件的发生。这些程序可以代替维护人员，来清除故障和导致故障的起因事件。
　　举个例子，伺服驱动器可能发生超速故障，可将控制器例行程序设置为清除故障并使机器降速运转。此外，由于通过网络传递，因此可以在HMI界面上显示故障信息。操作员不需要打开运行机器盘台，以便从机器显示界面读取故障信息，这样就可以减少一些维护步骤和维护操作员的装备。
　　12.减少计划维护
　　设备总体运行时间决定机器的下一个维修计划。如果控制器无法获得设备剩余使用时间，那么维护可能要早于产品的总体寿期。利用数字运动控制网络，设备部件的剩余寿期，可以通过网络传递给控制器。设备寿期监测器包括：风扇、电容、浪涌保护电路、或动态断路器。如果控制器能够读取这些控制器的信息，那控制器就可以通过程序设定，在设备接近寿期末时通知维护经理。这样可以提高利用时间，从而可以降低计划维护的频率。（作者：Derek Lee）