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   編者語：GMC是一個面向未來的設計，它放眼全局的整體架構，在生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。嚴格地說，GMC并非是單純的運動控制，它包含了與PLC、HMI的融合并不斷改善，以獲得在機器設計和整個工廠設計之間的一種柔性平衡。

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

　　未來的機器設計

　　模塊化設計

　　對于印刷、包裝、塑料、紡織機械等行業(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器具備變化的能力。這似乎是一個矛盾，而模塊化的機械設計能夠解決這一矛盾。與此同時，它也對電氣系統(tǒng)提出了要求，硬件與軟件必須是模塊化設計的。

　　設備互聯(lián)

　　今天，在一個飲料、礦泉水或者液體奶生產(chǎn)廠，我們會看到：在吹瓶環(huán)節(jié)，液壓技術被用來實現(xiàn)壁厚控制及直線機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)量流量計信號的快速采集；熱膜環(huán)節(jié)則包含了送瓶、上膜、分瓶等運動控制；而機器人則需要多維度的空間坐標轉(zhuǎn)換；此外還有裝箱的定位、輸送單元的變頻、一些簡單機械位置的調(diào)整可能會使用到的小型直流伺服等等。這些融合了定位、CAM、CNC、液壓、機器人技術的整個過程需要一個完整的解決方案進行實施，誰能提供如此卓越而又開放簡單的技術呢？

　　克朗斯、利樂或者SIG這些國際知名的廠商都在提供一個完整的包裝解決方案，簡單的機器控制已經(jīng)不再是時代的潮流，而提供基于集成架構的設計則能滿足這種迫切的需求。

　　軟件時代的到來

　　對于機械制造商而言，他們更加清醒地意識到，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則更適合于復雜算法和軟件封裝，以滿足知識產(chǎn)權保護以及多種機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，并且可以實現(xiàn)復雜的應用，而又無需支付高昂的費用。

　　什么是GMC?

　　GMC是一個大的框架，它由以下幾個層面構成，組成了一個完整的面向整廠解決方案的系統(tǒng)設計。

　　執(zhí)行機構

　　GMC的執(zhí)行機構對象不僅僅是伺服電機，它把運動控制進行了廣泛的外延，使它具備適應各種現(xiàn)場實際需求的能力。步進、直流、電液伺服、變頻和安全技術等這些各種性能應用所需的對象均被包括在內(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)行機構所具有的優(yōu)勢，而無需增加成本去統(tǒng)一使用昂貴的伺服來進行控制。

　　應用層

　　運動控制包括了點到點移動、電子齒輪、電子凸輪仿形、橫切、飛鋸、色標控制、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單的參數(shù)入口，即可應用到系統(tǒng)中。

　　CNC與普通的運動控制有所不同，例如CNC所需的G代碼、3D擴展應用以及3D CNC加工，可提供多種運動模型設計算法，并且能夠?qū)ぷ骺臻g進行監(jiān)控，與Logic PLC的任務高速同步來確保整機的完美運行，例如直線、圓弧、拋物線、螺旋線的插補等。

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

　　軟件接口

　　GMC提供了對PLCopen的標準模塊調(diào)用支持，這包含了PLCopen Logic、Motion、Hydraulic和Safety技術的各個標準應用包，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

　　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用中對于伺服對應參數(shù)的實時顯示，以獲得機械工藝改善以及調(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仿真和代碼自動生成功能。

　　Ethernet POWERLINK技術集成

　　GMC將實時通信技術融合到了運動控制中。通常來說，在各種控制對象里，運動控制對于總線的速度和實時性要求是最高的，基于總線型設計的運動控制需要借助高速的通信技術來提供數(shù)據(jù)的交換以確保軸與軸之間的同步關系。

　　為什么采用GMC？

　　什么是啟發(fā)GMC設計理念的源動力？顯然，OEM制造商不斷變化的需求和對行業(yè)的精深理解，使得貝加萊的設計師們通過集成原有的技術，對系統(tǒng)進行優(yōu)化組合，設計出放眼全局的通用運動控制解決方案。

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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，這給設備制造商造成很大的壓力。但是，運動控制很好地解決了這些問題，與傳統(tǒng)的機械設計相比，運動控制使靈活性得到了大幅度的提升：

　　如果采用傳統(tǒng)的機械方式裁切一卷紙，那么刀輥會根據(jù)尺寸不同而隨時更換，刀輥的成本加上更換、調(diào)校所需的時間成本加起來會使生產(chǎn)成本加大，但我們不難發(fā)現(xiàn)，運動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)編機上采用ELS電子橫移技術，那么重達2噸的鏈塊安裝與調(diào)校這項耗費巨大的工作將會被觸摸屏上的設置代替，這就是運動控制的魅力。

　　如上所述，GMC不斷地響應這些需求，在其中集成了多種不同的功能，如CAM、色標、張力處理、CNC插補、機械手、定位等等。GMC就是針對這些變化來設計的，因為這是眾多OEM制造商所渴望得到的變化。

　　成本優(yōu)化的集成架構

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

　　事實上，成本并非是一個靜止的參考值，潛在的浪費是可怕的。例如：對于不斷的加減速的應用，獨立的驅(qū)動技術使那些制動的能量被以熱量的形式通過制動電阻消耗掉了，而GMC架構下的ACOPOSmulti共直流母線驅(qū)動技術則提供了一個DC-BUS的解決方式使得制動的能量回饋到直流母線并被提供到其它電動機狀態(tài)的軸，通過這一技術，成本被大量節(jié)省，尤其是在工業(yè)領域，機器的運轉(zhuǎn)在一年里甚至幾乎不間斷，那將是一個驚人的數(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，使其獲得持續(xù)改善的能力。

　　GMC開放平臺縮短面市時間

　　成本損耗總是相對容易被察覺的，而市場時機的損耗卻并非那么直觀。如果采用模塊化的軟件設計加上完整的通用控制平臺，那么在貼標里的色標檢測就可以被應用到彩色膜包或者裁切單元；而CAM調(diào)用則使得裁切、熱封動作、燙金、模切、送紙這些不同的應用能夠采用相同的功能塊，然后根據(jù)實際情況來設計數(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，通過實時在線數(shù)據(jù)反饋來獲得整機的性能調(diào)整方向。這一切都是為了快速而高效地投放市場，縮短響應市場的周期，以獲得優(yōu)先的競爭力。

　　GMC——面向未來的機器設計

　　GMC是一個面向未來的設計，它放眼全局的整體架構，在生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。嚴格地說，GMC并非是單純的運動控制，它包含了與PLC、HMI的融合并不斷改善，以獲得在機器設計和整個工廠設計之間的一種柔性平衡，使得各個單元能夠具有獨立的性能評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)自動化（上海）有限公司 宋華振）