運動(dòng)控制技術(shù)追求的目標始終是高速、高精度。中國的運動(dòng)控制技術(shù)已從早期的以單片機或微處理器或以專(zhuān)用芯片作為核心處理器,發(fā)展到了基于總線(xiàn)的以DSP和FPGA作為核心處理器的開(kāi)放式運動(dòng)控制器的上位控制系統。充分利用DSP的計算能力,進(jìn)行復雜的運動(dòng)規劃、高速實(shí)時(shí)多軸插補、誤差補償和更復雜的運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計算,從而使得運動(dòng)控制精度更高、速度更快、運動(dòng)更加平穩,而系統結構的更加開(kāi)放,使客制化的應用需求變得更加方便。
運動(dòng)控制的發(fā)展應與行業(yè)需求緊密結合
中國是一個(gè)制造大國,細分行業(yè)的個(gè)性化需求較多,因此中國的運動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展與行業(yè)分布密切相關(guān),控制器產(chǎn)品可以根據客戶(hù)的特殊工藝要求和技術(shù)要求進(jìn)行個(gè)性化的定制,形成獨特的產(chǎn)品,在行業(yè)專(zhuān)屬性上有很大的優(yōu)勢。中達電通股份有限公司伺服與數控產(chǎn)品開(kāi)發(fā)處總監李文建先生認為,經(jīng)過(guò)近幾年的應用與發(fā)展,國內運動(dòng)控制器產(chǎn)品在硬件層面已經(jīng)能與國外品牌相抗衡,有的甚至還更加先進(jìn)。但在對底層軟件核心算法及二次開(kāi)發(fā)平臺易用性的研究方面還存在著(zhù)一定的差距。
李文建分析說(shuō),中國通用運動(dòng)控制器(GMC)市場(chǎng)容量預計會(huì )在2014年達到10.65億美金,而CNC運動(dòng)控制器市場(chǎng)規模將會(huì )達到12.39億美金。其市場(chǎng)增長(cháng)的動(dòng)力將主要集中在兩方面:一是行業(yè)升級換代帶來(lái)的運動(dòng)控制產(chǎn)品升級,二是一些新興產(chǎn)業(yè)的迅速崛起,同樣為運動(dòng)控制產(chǎn)品提供了新的拓展空間。
隨著(zhù)國家產(chǎn)業(yè)結構的調整,以及全球產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的沖擊,國內的運動(dòng)控制產(chǎn)品也在與行業(yè)緊密結合的過(guò)程面臨前所未有的挑戰。就運動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展來(lái)看,自動(dòng)化企業(yè)正在通過(guò)整合來(lái)增加自己的競爭力。做驅動(dòng)的公司會(huì )考慮在驅動(dòng)器上增加控制功能,而做控制器的公司又會(huì )考慮和驅動(dòng)器公司配套合作,甚至有些被其收購。更值得一提的是,運動(dòng)控制技術(shù)越來(lái)越多地被整合在自動(dòng)化控制這個(gè)更大的平臺上發(fā)展。
如今,臺達在運動(dòng)控制領(lǐng)域已經(jīng)形成系統化的解決方案,包括通用型伺服、運動(dòng)控制卡、總線(xiàn)型CNC數控系統。“臺達目前的運動(dòng)控制技術(shù)在滿(mǎn)足通用性技術(shù)覆蓋傳統行業(yè)方面有很完備的解決方案,并且在總線(xiàn)型產(chǎn)品架構方面走在了市場(chǎng)的前列,在某些產(chǎn)品領(lǐng)域已取得了與歐美主流廠(chǎng)牌相媲美的技術(shù)發(fā)展水平。”李文建介紹說(shuō)。
“臺達的伺服系統已發(fā)展為通用型、智能型并重的解決方案。比如A2-M系列伺服,它是一款高分辨率網(wǎng)絡(luò )型伺服。支持CANopen運動(dòng)總線(xiàn),實(shí)現高速網(wǎng)絡(luò )通訊控制。運動(dòng)控制卡采用臺達獨特的DMC-Net總線(xiàn)架構,相比市場(chǎng)主流的脈沖、模擬量的控制方式,在技術(shù)上有了大幅度的提升,同時(shí)為相關(guān)行業(yè)提供了系統化、高集成化的系統解決方案。”李文建在介紹這款先進(jìn)的產(chǎn)品時(shí),充滿(mǎn)著(zhù)自豪感。
據李文建介紹,臺達數控系統也采用臺達獨特的DMC-Net總線(xiàn)架構,具有卓越的性能和安全性,不僅在裝配上容易、穩定性佳,在擴展上也更為彈性,傳輸數據可達20Mb/s,數據更新頻率最高可達2kHz。其內置64位高速雙CPU,可執行多任務(wù)處理提升運作效能。搭配臺達高速通訊型伺服,實(shí)現全數字化數據傳輸及提升噪聲抑制能力;配置高分辨率編碼器,解析精度達0.1μm,提升控制平滑及精準度。
運動(dòng)控制結合過(guò)程控制,前景廣闊
在自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí),運動(dòng)控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分,將會(huì )有前所未有的大發(fā)展,國內外各個(gè)廠(chǎng)家相繼推出運動(dòng)控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。例如全閉環(huán)交流伺服驅動(dòng)技術(shù)(Full Closed AC Servo)、直線(xiàn)電機驅動(dòng)技術(shù)(Linear Motor Driving)、可編程序計算機控制器(Programmable Computer Controller,PCC)和運動(dòng)控制卡(Motion Controlling Board)等幾項具有代表性的新技術(shù)。李文建認為,國家高新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,也為運動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展提供了更大的發(fā)展空間和更加廣闊的市場(chǎng)。“運動(dòng)控制技術(shù)如果要有廣闊的發(fā)展,必須要與過(guò)程控制相結合,依托過(guò)程控制廣闊的行業(yè)覆蓋,拓展技術(shù)、行業(yè)的覆蓋面,做到你中有我、我中有你、相輔相成,共同發(fā)展。”
“在運動(dòng)控制方案越來(lái)越集成化的今天,選擇運動(dòng)控制系統一定不能是單一產(chǎn)品,而應考慮對于行業(yè)、設備類(lèi)型的技術(shù)結合層面,最好是選擇有很明顯行業(yè)技術(shù)特色的產(chǎn)品,一來(lái)保證了技術(shù)開(kāi)發(fā)的可移植性,同時(shí)在行業(yè)內也容易形成統一的工藝開(kāi)發(fā)平臺。”針對用戶(hù)如何選擇運動(dòng)控制方案時(shí),李文建如是建議。
李文建認為,對于運動(dòng)控制廠(chǎng)商來(lái)說(shuō),一定要形成覆蓋自己全部產(chǎn)品面的總線(xiàn)解決方案,如果一個(gè)生產(chǎn)商的產(chǎn)品有多種的控制方式(串口、Ethernet、CANOpen、PROFIBUS等),相當于沒(méi)有形成合力,永遠處于沒(méi)有自身特色的單一產(chǎn)品,而主流大廠(chǎng)的產(chǎn)品均為單一總線(xiàn)形式覆蓋全系列產(chǎn)品,最大限度地滿(mǎn)足集成化需求。
臺達PCI-DMC-A01運動(dòng)控制卡內建獨特的DMC-NET總線(xiàn),可高速連接各種裝置,例如伺服馬達、步進(jìn)馬達、遠端模塊、DD馬達,直線(xiàn)馬達等。所有裝置均掛到DMC-NET總線(xiàn)上,不必再配置針對不同驅動(dòng)器的脈沖、模擬量、IO接口板,避免了接口類(lèi)型太多帶來(lái)的系統兼容性和穩定性的問(wèn)題。據李文建介紹,PCI-DMC-A01運動(dòng)控制卡控制軸數最多可控制12軸,這是目前市場(chǎng)上控制軸數最高的,如果做超過(guò)8軸的工程項目,只采用一塊卡就可以,十分方便??偩€(xiàn)型運動(dòng)控制卡,大幅減少配線(xiàn),從而提高了系統穩定性,降低了維護成本。
在軟件方面,運動(dòng)控制廠(chǎng)商要采用分行業(yè)對應的方案、功能模塊、工藝模塊的分享工作,這樣對于客戶(hù)來(lái)說(shuō)有非常大的吸引力,同時(shí)對于品牌在對應行業(yè)的口碑會(huì )有以點(diǎn)帶面的強大的滲透力量。據李文建介紹,在服務(wù)方面,臺達已經(jīng)有很好的服務(wù)體系,無(wú)論是2小時(shí)的反應速度還是48小時(shí)的上門(mén)服務(wù),均走在了業(yè)內領(lǐng)先的地位。