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从最早的方波增量信号，到带换相信号的方波增量信号，再到绝对值和正余弦增量的复合信号，以及最新采用数字式高速通讯协议的绝对值型编码器，电机编码器的发展已经经历了数代的变革。
与之对应，用于检测机械设备状态的编码器，也经历了几代的发展历程，其中，又以编码器通信方式的变革最为显著。
通信方式的变革
最早期的绝对值型编码器，采用并口输出。
一根线芯代表输出二进制位置值的一位。这样一来，一个 10 位(也就是 1,024 步)的编码器，就需要 12 芯(10芯信号 + 2 芯电源)的通信电缆。
诞生于 1985 年 SSI(串行同步总线)接口，只用 6 芯(4 芯通信 + 2 芯电源)电缆，就能够达到信号的同步传输，很好的解决了电缆数量的问题。
然而，SSI 总线只能支持点到点的信号传输。如果设备上有多个编码器，则分别需要多根编码器电缆与控制器一一连接。随着各种基于 RS485 的工业总线(如，PROFIBUS, DeviceNet, CANOpen...等)的普及，编码器如同其它传感器设备一样，也实现了工业网络通信。
如今，工业网络通信已经全面进入了工业以太网时代(如：PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, POWERLINK...等)，编码器的通信也毫无悬念的转向了相应的工业以太网。
基础架构的改变，带来的不仅仅是通信速率的提升，更是观念的改变。就像手机一样，进入 4G 时代以后，不仅仅是手机的音质更加清晰了(其实 3G 的带宽就已经足够传输高品质语音了)，而且手机能够承载更多、更加复杂的任务，例如流畅的视频电话和高清的在线视频播放等。
那么，对于编码器来说，其智能化将会呈现出怎样的趋势呢?
看待未来的发展，我们必须先从需求谈起。传统的编码器，无论是增量型或者绝对值型的编码器，通常只能够采集和传输角度或长度的位置及其变化信息，这些信息对于运动控制来说至关重要。然而，随着工业生产效率的提升，工业安全意识的增强，对于运动控制反馈的也提出了更高的要求。于是，我们不难看出新一代工业编码器的发展方向。
分辨率和精度的提升
对于速度控制而言，位置分辨率是一个非常关键的因素。因为当速度较快时(如：6,000 rpm 以上)，为了精确反馈实时的位置信息，就需要编码器有着极高的位置刷新频率。这一方面要求编码器本身的角度/位置分辨率足够精细;另一方面，信号传输的速度也要足够快，以便能够将采集到的位置信息实时的传递到控制器中。
而对于位置控制而言,情况就会略有不同,仅仅高分辨率是不够的。这就好比金店里不能用厨房称面粉的秤来称金饰。虽然这两种秤的分辨率都很高,但是精准度是不一样。对于金饰而言,精准度的要求明显要高得多。
对于旋转编码器而言,通常采用光学原理检测,分辨率和精度均相对较高。采用玻璃码盘或者金属码盘制成的标准编码器,通常分辨率可以达到16~18位(65.536~262144步)精度也可以控制在0.1度以内。对于一些对控制精度要求较高的场合,比如印刷,或者硅晶圆的搬运,则可能需要更高分辨率和精度的角度编码器来实现。
对于速度控制精度要求较高的场合,尤其是对于如印刷等多轴同步运动的应用,位置反馈的刷新时间就尤为重要。通常要求编码器实时位置刷新时间不高于2ms。在轴的精确定位和路径控制中所涉及到的所有传感器和执行机构都必须做到实时同步。
一般工业以太网的编码器，比如 PROFINET，可以达到 1ms 的刷新周期。 而在 EtherCAT 网络中，通过分布式时钟可以使得最小循环时间达 100μs 以内，这已经非常接近高性能伺服驱动系统的位置环循环周期(62.5 μs)。
设备层拓扑结构
线性或者树形的拓扑结构，很好的解决了灵活布线的问题，但是系统却会面临着因意外故障或断线而中断的风险。
在 EtherNet/IP 网络中，DLR (Device Level Ring)功能的出现，很好的解决了这个问题。将双网口的编码器与系统中其他元件首尾相连，形成一个具有更高可靠性的闭环回路，当环路中出现断线故障时，系统会立即检测到信号传输的中断，并且在切换至旁路的同时发出警报。这样一来单个电缆中断将不会导致其他节点和整个系统出现故障。
与之类似,在 PROFINET网络中的MRP( MediaRedundancy Protocol)也是一样,通常 PROFINET只支持线性/树形拓扑结构,默认不提供冗余网络。MRP通过一个简单的设备显著提高了系统的可靠性。如果连接失败(比如电缆断裂或节点故障),节点会检测到这个故障并尝试以另一种方式连接到系统的其余部分。之前断开的连接得到闭合,所有节点重新连接到网络。
目前,各大传感器厂商的产品数据结构描述均有各自的定义,用户通过描述文件将其导入到控制系统和网络中,而设备与设备之间不同网络的数据交换则十分困难。传统的开放平台通信(OPC和COM/DCOM的结合虽让开放平台通信可以顺利扩展,但必须基于
Microsoft windows架构且需要繁琐的配置。这导致数据的配置和交换极为复杂。
OPC UA 定义了统一的架构(Unified Architecture)，使得机器与机器之间的自动化通信更加流畅。这种架构不限制操作系统或是编程语言，是一种面向服务的架构( SOA )，从智能传感器、智能执行机构一直到控制系统和信息网络，都具有强健的信息安全特性和可扩展性。
OPC 基础服务是一套抽象的数据应用描述，和通讯协定无关，是 OPC UA 机能的基础。传输层将方法转换为通讯协定，将资料序列化(或反序列化)，再传送到网络上。 为了上述目的，定义了两种通讯协定，其中一个是以效率进行过优化的二进制 TCP 讯定，另一个则是 Web 服务导向的协定。
为了能够将编码器更加方便的应用到控制系统中,需要配置的当然不仅仅只有位置分辨率本身。在往复运动中,大多数时候设备运动的一个周期对应于其连接的多圈编码器来说,并不是一个整的圈数。为了让客户端的二次开发更加便利,需要精确的设置设备轴与编码器轴之间的传动比。市面上已有不少智能型的编码器具有循环轴( Round Axes功能,只需要设置分子和分母便可精确匹配该传动比。
另一方面，位置和速度的单位偏好也会因客户习惯而有所不同，多种可选的输出单位，可以使应用配置的导入达到事半功倍的效果。为了最大限度的提高生产效率，预设值的设置还需要具有实时的在线功能。即使在设备运转时，也可以与控制循环同步进行绝对位置调整(也称为“偏移调整”)而无需停机。
触手可及的诊断信息和生命周期运行数据
设备的当前运行状态如何?一旦出现故障，有哪些诊断数据?这些情况，用户是需要第一时间了解的。因此，全面的故障警告和报警信息尤为重要。
然而，大部分的故障都是事前有征兆的，这也就是预防性维护的重要性。要在故障发生前排除隐患，通常有两个办法：定期排查或者有针对性的检查。
定期的做法，虽然避免了意外停机造成的损失，但是需要耗费大量精力和成本，因为不同设备的运行频率和状态各不相同。
通过采集和储存的诊断信息和生命周期数据，可以极大的提高预防性维护的效率。智能编码器通常能够处理上电时长、旋转时长、工作转速和环境温度...等生命周期内的维护数据，以便于设备维保人员有针对性的进行预防性维护。
