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   編者語：GMC是一個(gè)面向未來的設(shè)計(jì)，它放眼全局的整體架構(gòu)，在生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。嚴(yán)格地說，GMC并非是單純的運(yùn)動(dòng)控制，它包含了與PLC、HMI的融合并不斷改善，以獲得在機(jī)器設(shè)計(jì)和整個(gè)工廠設(shè)計(jì)之間的一種柔性平衡。

   2008年，貝加萊提出了GMC（Generic Motion Control——通用運(yùn)動(dòng)控制）這一前瞻性概念，它著眼于建立面向整廠級(jí)的運(yùn)動(dòng)控制方案，力圖使這一架構(gòu)能夠適應(yīng)未來市場(chǎng)不斷變化的需求和不斷增加的成本壓力。

　　未來的機(jī)器設(shè)計(jì)

　　模塊化設(shè)計(jì)

　　對(duì)于印刷、包裝、塑料、紡織機(jī)械等行業(yè)的OEM制造商而言，大批量生產(chǎn)可以顯著降低成本，而小批量、多品種的需求則要求機(jī)器具備變化的能力。這似乎是一個(gè)矛盾，而模塊化的機(jī)械設(shè)計(jì)能夠解決這一矛盾。與此同時(shí)，它也對(duì)電氣系統(tǒng)提出了要求，硬件與軟件必須是模塊化設(shè)計(jì)的。

　　設(shè)備互聯(lián)

　　今天，在一個(gè)飲料、礦泉水或者液體奶生產(chǎn)廠，我們會(huì)看到：在吹瓶環(huán)節(jié)，液壓技術(shù)被用來實(shí)現(xiàn)壁厚控制及直線機(jī)械手抓取的定位控制；在灌裝環(huán)節(jié)，則涉及到閥島和質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)的快速采集；熱膜環(huán)節(jié)則包含了送瓶、上膜、分瓶等運(yùn)動(dòng)控制；而機(jī)器人則需要多維度的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；此外還有裝箱的定位、輸送單元的變頻、一些簡(jiǎn)單機(jī)械位置的調(diào)整可能會(huì)使用到的小型直流伺服等等。這些融合了定位、CAM、CNC、液壓、機(jī)器人技術(shù)的整個(gè)過程需要一個(gè)完整的解決方案進(jìn)行實(shí)施，誰能提供如此卓越而又開放簡(jiǎn)單的技術(shù)呢？

　　克朗斯、利樂或者SIG這些國(guó)際知名的廠商都在提供一個(gè)完整的包裝解決方案，簡(jiǎn)單的機(jī)器控制已經(jīng)不再是時(shí)代的潮流，而提供基于集成架構(gòu)的設(shè)計(jì)則能滿足這種迫切的需求。

　　軟件時(shí)代的到來

　　對(duì)于機(jī)械制造商而言，他們更加清醒地意識(shí)到，軟件扮演著越來越重要的角色。如何在編程語言之間選擇？Ladder適合Logic部分的編寫，但是C則更適合于復(fù)雜算法和軟件封裝，以滿足知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)以及多種機(jī)型共享通用模塊的需求。IEC和PLCopen提供了開放的功能塊以供調(diào)用，這就使得軟件變得更加方便和開放，不但易于獲得，并且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用，而又無需支付高昂的費(fèi)用。

　　什么是GMC?

　　GMC是一個(gè)大的框架，它由以下幾個(gè)層面構(gòu)成，組成了一個(gè)完整的面向整廠解決方案的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　GMC的執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)象不僅僅是伺服電機(jī)，它把運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了廣泛的外延，使它具備適應(yīng)各種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求的能力。步進(jìn)、直流、電液伺服、變頻和安全技術(shù)等這些各種性能應(yīng)用所需的對(duì)象均被包括在內(nèi)，使得客戶可以任意選擇和組織，獲得最優(yōu)的配置選擇，以發(fā)揮各執(zhí)行機(jī)構(gòu)所具有的優(yōu)勢(shì)，而無需增加成本去統(tǒng)一使用昂貴的伺服來進(jìn)行控制。

　　應(yīng)用層

　　運(yùn)動(dòng)控制包括了點(diǎn)到點(diǎn)移動(dòng)、電子齒輪、電子凸輪仿形、橫切、飛鋸、色標(biāo)控制、鼓序列發(fā)生器、套印控制等。這些功能塊已經(jīng)被封裝好，客戶只需為其提供簡(jiǎn)單的參數(shù)入口，即可應(yīng)用到系統(tǒng)中。

　　CNC與普通的運(yùn)動(dòng)控制有所不同，例如CNC所需的G代碼、3D擴(kuò)展應(yīng)用以及3D CNC加工，可提供多種運(yùn)動(dòng)模型設(shè)計(jì)算法，并且能夠?qū)ぷ骺臻g進(jìn)行監(jiān)控，與Logic PLC的任務(wù)高速同步來確保整機(jī)的完美運(yùn)行，例如直線、圓弧、拋物線、螺旋線的插補(bǔ)等。

　　機(jī)器人這一部分則包含了機(jī)器人本身所需要的專業(yè)庫，例如SCARA、Articulated arm robot、Parallel SCARA。機(jī)器人所需的控制策略與模塊均不相同，而這些可以由ARCN0功能包集成到整個(gè)系統(tǒng)中，運(yùn)行于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Automation Runtime之上，為其提供了實(shí)時(shí)操作的保證。

　　軟件接口

　　GMC提供了對(duì)PLCopen的標(biāo)準(zhǔn)模塊調(diào)用支持，這包含了PLCopen Logic、Motion、Hydraulic和Safety技術(shù)的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用包，IEC61131所支持的編程工具和功能庫也可以被調(diào)用。

　　GMC診斷技術(shù)

　　智能型的伺服需要具備自整定功能，而示波器功能則提供了工程應(yīng)用中對(duì)于伺服對(duì)應(yīng)參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示，以獲得機(jī)械工藝改善以及調(diào)試方向改善的參考。通過與Mathworks的合作，在系統(tǒng)里也可以完成Simulink仿真和代碼自動(dòng)生成功能。

　　Ethernet POWERLINK技術(shù)集成

　　GMC將實(shí)時(shí)通信技術(shù)融合到了運(yùn)動(dòng)控制中。通常來說，在各種控制對(duì)象里，運(yùn)動(dòng)控制對(duì)于總線的速度和實(shí)時(shí)性要求是最高的，基于總線型設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制需要借助高速的通信技術(shù)來提供數(shù)據(jù)的交換以確保軸與軸之間的同步關(guān)系。

　　為什么采用GMC？

　　什么是啟發(fā)GMC設(shè)計(jì)理念的源動(dòng)力？顯然，OEM制造商不斷變化的需求和對(duì)行業(yè)的精深理解，使得貝加萊的設(shè)計(jì)師們通過集成原有的技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)出放眼全局的通用運(yùn)動(dòng)控制解決方案。

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　　變化的需求

　　在超市里我們看到，那些洗衣粉的包裝可謂千奇百怪，飲料、啤酒、煙草的包裝也在不斷變化，這給設(shè)備制造商造成很大的壓力。但是，運(yùn)動(dòng)控制很好地解決了這些問題，與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，運(yùn)動(dòng)控制使靈活性得到了大幅度的提升：

　　如果采用傳統(tǒng)的機(jī)械方式裁切一卷紙，那么刀輥會(huì)根據(jù)尺寸不同而隨時(shí)更換，刀輥的成本加上更換、調(diào)校所需的時(shí)間成本加起來會(huì)使生產(chǎn)成本加大，但我們不難發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)控制的靈活性使得其所支付的成本變得微不足道。如果在經(jīng)編機(jī)上采用ELS電子橫移技術(shù)，那么重達(dá)2噸的鏈塊安裝與調(diào)校這項(xiàng)耗費(fèi)巨大的工作將會(huì)被觸摸屏上的設(shè)置代替，這就是運(yùn)動(dòng)控制的魅力。

　　如上所述，GMC不斷地響應(yīng)這些需求，在其中集成了多種不同的功能，如CAM、色標(biāo)、張力處理、CNC插補(bǔ)、機(jī)械手、定位等等。GMC就是針對(duì)這些變化來設(shè)計(jì)的，因?yàn)檫@是眾多OEM制造商所渴望得到的變化。

　　成本優(yōu)化的集成架構(gòu)

　　什么是真正意義上的成本優(yōu)化？集成架構(gòu)對(duì)于成本的優(yōu)化絕非空談，而是事實(shí)，那些應(yīng)用各種技術(shù)的工程師最有貼身體會(huì)。

　　事實(shí)上，成本并非是一個(gè)靜止的參考值，潛在的浪費(fèi)是可怕的。例如：對(duì)于不斷的加減速的應(yīng)用，獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)技術(shù)使那些制動(dòng)的能量被以熱量的形式通過制動(dòng)電阻消耗掉了，而GMC架構(gòu)下的ACOPOSmulti共直流母線驅(qū)動(dòng)技術(shù)則提供了一個(gè)DC-BUS的解決方式使得制動(dòng)的能量回饋到直流母線并被提供到其它電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的軸，通過這一技術(shù)，成本被大量節(jié)省，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)在一年里甚至幾乎不間斷，那將是一個(gè)驚人的數(shù)字。

　　持續(xù)的成本降低還在于，系統(tǒng)提供了快速的數(shù)據(jù)分析和反饋能力，為整廠的質(zhì)量分析和生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，使其獲得持續(xù)改善的能力。

　　GMC開放平臺(tái)縮短面市時(shí)間

　　成本損耗總是相對(duì)容易被察覺的，而市場(chǎng)時(shí)機(jī)的損耗卻并非那么直觀。如果采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)加上完整的通用控制平臺(tái)，那么在貼標(biāo)里的色標(biāo)檢測(cè)就可以被應(yīng)用到彩色膜包或者裁切單元；而CAM調(diào)用則使得裁切、熱封動(dòng)作、燙金、模切、送紙這些不同的應(yīng)用能夠采用相同的功能塊，然后根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)入口和出口；示波器和仿真功能則縮短了調(diào)試周期，通過實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)反饋來獲得整機(jī)的性能調(diào)整方向。這一切都是為了快速而高效地投放市場(chǎng)，縮短響應(yīng)市場(chǎng)的周期，以獲得優(yōu)先的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　GMC——面向未來的機(jī)器設(shè)計(jì)

　　GMC是一個(gè)面向未來的設(shè)計(jì)，它放眼全局的整體架構(gòu)，在生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。嚴(yán)格地說，GMC并非是單純的運(yùn)動(dòng)控制，它包含了與PLC、HMI的融合并不斷改善，以獲得在機(jī)器設(shè)計(jì)和整個(gè)工廠設(shè)計(jì)之間的一種柔性平衡，使得各個(gè)單元能夠具有獨(dú)立的性能評(píng)估和整線的性能匹配，并賦予它們很高的靈活性。（作者：貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司 宋華振）