2008年,B&R提出了GMC（Generic Motion Control）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，力圖使得這個架構(gòu)能夠適應(yīng)未來市場不斷變化的需求和對成本不斷增加的壓力。

 

 

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的變化能力，這似乎是一個矛盾？而模塊化的機械設(shè)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，必須是硬件模塊化，而且，軟件也是模塊化設(shè)計的。

 

今天，在一個飲料、礦泉水或者液體奶生產(chǎn)廠，我們可以看到整個生產(chǎn)線的過程：由吹瓶機生產(chǎn)的PET瓶被機械手輸送到灌裝線上，而灌裝頭為其提供精確的灌裝，然后壓蓋、貼標(biāo)，再按照預(yù)先設(shè)計的包裝方案進(jìn)行熱膜包裝，最后由機器人碼垛后裝箱。在整個過程中，我們會看到：吹瓶涉及液壓技術(shù)來實現(xiàn)壁厚控制，然后直線機械手抓取的定位控制，灌裝涉及閥島和快速的質(zhì)量流量計信號采集，熱膜包含了送瓶、上膜、分瓶等運動控制，而機器人則需要多維度的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，裝箱的定位，輸送單元的變頻，一些簡單機械位置調(diào)整可能會使用小型的直流伺服，這些融合了定位、CAM、CNC、液壓、Robotics技術(shù)的整個過程需要一個完整的解決方案來實施，誰能提供如此卓越的技術(shù)而又開放簡單呢？

 

克朗斯、立樂或者SIG這些國際知名的廠商均在提供一個完整的包裝解決方案，海德堡、Man Roland則不斷創(chuàng)新的來為印刷廠提供建立在整廠架構(gòu)下的商業(yè)印刷解決方案，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(gòu)的設(shè)計則能滿足這種迫切的需求。

 

對于機械制造商而言，他們更加清醒的意識到，軟件扮演著越來越重要的角色，如何去在語言之間選擇？其實，并非如此，Ladder適合Logic部分的編寫，但是C則提供了更合適于復(fù)雜算法和軟件封裝滿足知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)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來供調(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(fù)雜的應(yīng)用，而又無需支付高昂的費用。

 

 

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

 

 

GMC的對象不僅僅是伺服電機了，它把運動控制進(jìn)行了廣泛的外延，使得它具備適應(yīng)各種現(xiàn)場實際需求的能力。步進(jìn)、直流、電液伺服、變頻和安全技術(shù)，這樣，不同的性能應(yīng)用所需的對象均在包含之中，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(gòu)所具有的優(yōu)勢和特點，而無需增加成本去獲得昂貴的伺服來控制。

 

2.2.1運動控制

●  點到點移動

●  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

這些功能塊被封裝好，客戶只需為其提供簡單的參數(shù)入口，即可應(yīng)用到系統(tǒng)中。

 

2.2.2 CNC

CNC與普通的運動控制有所不同，例如CNC所需的G代碼，以及3D擴展應(yīng)用、3D CNC 加工，可提供多種運動模型設(shè)計算法、并且能夠?qū)�工作空間監(jiān)控，而與Logic PLC的任務(wù)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。

 

2.2.3機器人技術(shù)

機器人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之上提供了其實時操作的保證。

●   人形機器人運動學(xué)

●   SCARA運動學(xué)

●   Steward平臺運動學(xué)

●   工作空間監(jiān)測

●   視校功能設(shè)計

   

 

GMC提供了對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)的各個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用包，并且IEC61131所支持的編程工具和功能庫也可以被調(diào)用，開放的軟件調(diào)用獲得了通用性，而不受制于某項私有技術(shù)的制約，能夠獲得開放組織所提供的長期創(chuàng)新集成，獲得持續(xù)的可用性，保證了自身技術(shù)的獨立性的同時，而無需支付昂貴的軟件成本。

 

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)用中對于伺服對應(yīng)參數(shù)的實時顯示以獲得機械工藝改善的參考以及調(diào)試方向的改善，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。

 

GMC融合了實時通信技術(shù)到運動控制中，通常來說，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(shè)計的運動控制需要借助于高速的通信技術(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。在印刷機械無軸傳動、細(xì)紗超長車、高速經(jīng)編，以及高速CNC加工和機器人應(yīng)用中，采用高速數(shù)據(jù)總線來提供各個軸之間的速度、位置及坐標(biāo)信號（X,Y,Z,Roll,Pitch,Yaw）至關(guān)重要，通過不斷的數(shù)據(jù)交換各個軸之間進(jìn)行著高速的同步來確保控制目的的實現(xiàn)。

 

 

 

什么是GMC理念設(shè)計的源動力？顯然， OEM制造商的不斷變化的需求和對行業(yè)的精深理解使得B&R的設(shè)計師們通過集成原有的技術(shù)，使系統(tǒng)更加優(yōu)化組合，設(shè)計出放眼全局的通用運動控制解決方案。

 

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的變化，這給設(shè)備制造商造成很大的壓力，因為，他們必須在大批量生產(chǎn)和非標(biāo)設(shè)計的靈活性間平衡，這似乎是矛盾的，但是，運動控制很好的解決了這些問題。與傳統(tǒng)的機械設(shè)計相比，運動控制使得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所支付的成本變得微不足道，如果在經(jīng)編機上采ELS電子橫移技術(shù)，那么重達(dá)2噸的鏈塊安裝和調(diào)校這項耗費巨大的工作將會被觸摸屏上的設(shè)置代替，不同的紗線其成型工藝有所不同，可是通過凸輪，不僅會出現(xiàn)機械的磨損，而且，變化一次所需要的時間和成本則會被運動控制的數(shù)分鐘的參數(shù)設(shè)置所替代，這就是運動控制的魅力。

 

GMC不斷的響應(yīng)這些需求，在其中集成了多種不同的功能。如上所述，CAM、色標(biāo)、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(shè)計的，因為，這是眾多OEM制造商所渴望的變化。

 

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

 

復(fù)雜多變的機器需求帶來了內(nèi)在性能的不匹配的同時也帶來了成本的壓力，因為，為了實現(xiàn)一個不同的銜接可能需要額外的投資。例如：在互聯(lián)這些設(shè)備時，GMC提供了一個再也不需要拼湊各家的系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)由于互聯(lián)增加了額外的硬件開支，接口轉(zhuǎn)換器或者網(wǎng)關(guān)模塊，以及為了互聯(lián)而必須進(jìn)行的設(shè)備調(diào)試成本。將機器人或者CNC這類專業(yè)而封閉的系統(tǒng)加入到系統(tǒng)中需要支付整個的成本，而事實上，對于很多應(yīng)用而言，并非需要所有卻要為一部分支付所有的費用，顯然，GMC可以很好的解決這個問題。

 

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(yīng)用，獨立的驅(qū)動技術(shù)使得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(gòu)下的ACOPOSmulti共直流母線驅(qū)動技術(shù)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(shù)，成本被大量的節(jié)省，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，機器的運轉(zhuǎn)在一年里甚至幾乎不間斷，那是一個驚人的數(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(chǔ)，獲得持續(xù)改善的能力。

 

IEC+PLCopen標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用庫提供了快速調(diào)用，而自定義庫提供了差異化設(shè)計的能力。

當(dāng)很多個廠商服務(wù)于一個客戶的時候，他們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)需要掌握很多方面的控制產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)的配置、應(yīng)用學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，并且，為如何使得系統(tǒng)之間能夠優(yōu)化頗費腦筋。

 

成本損耗總是那么容易被察覺，可是，市場的時機損耗卻并非那么直觀。如果采用模塊化的軟件設(shè)計+完整的通用控制平臺，那么，在貼標(biāo)里的色標(biāo)檢測就可以被應(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)實際情況來設(shè)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的投放市場，縮短響應(yīng)市場的周期，以獲得優(yōu)先的競爭力。

 

 

 

GMC是一個面向未來的設(shè)計，它放眼全局，整體架構(gòu)，在生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色。GMC并非是一個設(shè)計為單純的運動控制，它包含了與PLC、HMI的融合。它不斷的改善，以獲得在整個機器設(shè)計和整個工廠設(shè)計的一種柔性平衡，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，并且使得他們完全不缺乏靈活性。