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從最早的方波增量信號，到帶換相信號的方波增量信號，再到絕對值和正余弦增量的復合信號，以及最新采用數字式高速通訊協議的絕對值型編碼器，電機編碼器的發展已經經歷了數代的變革。
與之對應，用于檢測機械設備狀態的編碼器，也經歷了幾代的發展歷程，其中，又以編碼器通信方式的變革最為顯著。
通信方式的變革
最早期的絕對值型編碼器，采用并口輸出。
一根線芯代表輸出二進制位置值的一位。這樣一來，一個 10 位(也就是 1,024 步)的編碼器，就需要 12 芯(10芯信號 + 2 芯電源)的通信電纜。
誕生于 1985 年 SSI(串行同步總線)接口，只用 6 芯(4 芯通信 + 2 芯電源)電纜，就能夠達到信號的同步傳輸，很好的解決了電纜數量的問題。
然而，SSI 總線只能支持點到點的信號傳輸。如果設備上有多個編碼器，則分別需要多根編碼器電纜與控制器一一連接。隨著各種基于 RS485 的工業總線(如，PROFIBUS, DeviceNet, CANOpen...等)的普及，編碼器如同其它傳感器設備一樣，也實現了工業網絡通信。
如今，工業網絡通信已經全面進入了工業以太網時代(如：PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, POWERLINK...等)，編碼器的通信也毫無懸念的轉向了相應的工業以太網。
基礎架構的改變，帶來的不僅僅是通信速率的提升，更是觀念的改變。就像手機一樣，進入 4G 時代以后，不僅僅是手機的音質更加清晰了(其實 3G 的帶寬就已經足夠傳輸高品質語音了)，而且手機能夠承載更多、更加復雜的任務，例如流暢的視頻電話和高清的在線視頻播放等。
那么，對于編碼器來說，其智能化將會呈現出怎樣的趨勢呢?
看待未來的發展，我們必須先從需求談起。傳統的編碼器，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重要。然而，隨著工業生產效率的提升，工業安全意識的增強，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編碼器的發展方向。
分辨率和精度的提升
對于速度控制而言，位置分辨率是一個非常關鍵的因素。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，信號傳輸的速度也要足夠快，以便能夠將采集到的位置信息實時的傳遞到控制器中。
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。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。
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行機構都必須做到實時同步。
一般工業以太網的編碼器，比如 PROFINET，可以達到 1ms 的刷新周期。 而在 EtherCAT 網絡中，通過分布式時鐘可以使得最小循環時間達 100μs 以內，這已經非常接近高性能伺服驅動系統的位置環循環周期(62.5 μs)。
設備層拓撲結構
線性或者樹形的拓撲結構，很好的解決了靈活布線的問題，但是系統卻會面臨著因意外故障或斷線而中斷的風險。
在 EtherNet/IP 網絡中，DLR (Device Level Ring)功能的出現，很好的解決了這個問題。將雙網口的編碼器與系統中其他元件首尾相連，形成一個具有更高可靠性的閉環回路，當環路中出現斷線故障時，系統會立即檢測到信號傳輸的中斷，并且在切換至旁路的同時發出警報。這樣一來單個電纜中斷將不會導致其他節點和整個系統出現故障。
與之類似,在 PROFINET網絡中的MRP( MediaRedundancy Protocol)也是一樣,通常 PROFINET只支持線性/樹形拓撲結構,默認不提供冗余網絡。MRP通過一個簡單的設備顯著提高了系統的可靠性。如果連接失敗(比如電纜斷裂或節點故障),節點會檢測到這個故障并嘗試以另一種方式連接到系統的其余部分。之前斷開的連接得到閉合,所有節點重新連接到網絡。
目前,各大傳感器廠商的產品數據結構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和網絡中,而設備與設備之間不同網絡的數據交換則十分困難。傳統的開放平臺通信(OPC和COM/DCOM的結合雖讓開放平臺通信可以順利擴展,但必須基于
Microsoft windows架構且需要繁瑣的配置。這導致數據的配置和交換極為復雜。
OPC UA 定義了統一的架構(Unified Architecture)，使得機器與機器之間的自動化通信更加流暢。這種架構不限制操作系統或是編程語言，是一種面向服務的架構( SOA )，從智能傳感器、智能執行機構一直到控制系統和信息網絡，都具有強健的信息安全特性和可擴展性。
OPC 基礎服務是一套抽象的數據應用描述，和通訊協定無關，是 OPC UA 機能的基礎。傳輸層將方法轉換為通訊協定，將資料序列化(或反序列化)，再傳送到網絡上。 為了上述目的，定義了兩種通訊協定，其中一個是以效率進行過優化的二進制 TCP 訊定，另一個則是 Web 服務導向的協定。
為了能夠將編碼器更加方便的應用到控制系統中,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,大多數時候設備運動的一個周期對應于其連接的多圈編碼器來說,并不是一個整的圈數。為了讓客戶端的二次開發更加便利,需要精確的設置設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軸( Round Axes功能,只需要設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效率，預設值的設置還需要具有實時的在線功能。即使在設備運轉時，也可以與控制循環同步進行絕對位置調整(也稱為“偏移調整”)而無需停機。
觸手可及的診斷信息和生命周期運行數據
設備的當前運行狀態如何?一旦出現故障，有哪些診斷數據?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，這也就是預防性維護的重要性。要在故障發生前排除隱患，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，因為不同設備的運行頻率和狀態各不相同。
通過采集和儲存的診斷信息和生命周期數據，可以極大的提高預防性維護的效率。智能編碼器通常能夠處理上電時長、旋轉時長、工作轉速和環境溫度...等生命周期內的維護數據，以便于設備維保人員有針對性的進行預防性維護。
