概要

傳統(tǒng)的CNC的封閉已經(jīng)越來越不能滿足今天的客戶需求，開放架構是未來的必然，本文從傳統(tǒng)系統(tǒng)、CNC和機器人領域客戶需求的變化、控制技術變化、技術實現(xiàn)向您闡述開放的CNC是未來必然發(fā)展。

傳統(tǒng)的CNC和機器人系統(tǒng)都是專用系統(tǒng)

對于傳統(tǒng)的CNC和機器人系統(tǒng)而言，有幾點特殊的需求使得其本身相較于通用的機器控制系統(tǒng)構成特殊性，首先：由于本身涉及軟件算法的復雜性，使得其控制器本身的開發(fā)必須較之其它機器需要更高的復雜算法設計與處理能力，其次，本身對于運動軸控制的響應速度的要求，使得其對通信總線較之其它行業(yè)更高。再者，為了畫面功能的設計和控制的執(zhí)行，通常會使用控制器和基于Windows的顯示終端，而這些需求，對傳統(tǒng)意義的PLC、基于嵌入式系統(tǒng)設計的HMI、現(xiàn)場總線技術均無法滿足，這使得CNC和機器人的控制系統(tǒng)在硬件設計上就與通用的控制系統(tǒng)如PLC和IPC有較大的不同，因此，其屬于專用的處理系統(tǒng)。

另外，為了確保在技術上更為牢靠的鎖定客戶，開發(fā)者設計了封閉的軟件系統(tǒng)，造成了客戶的二次開發(fā)具有較大的不便利，只能依賴于廠商功能的開發(fā)。

在現(xiàn)有系統(tǒng)解決新需求所遇到的困難

需求是最重要的市場驅動力，生產本身在精度和速度方面提出了更高的需求，這僅僅是變化的一部分，更為重要的在于IT技術所帶來的革命性影響，這表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.設備與管理系統(tǒng)的集成

隨著CIMS、ERP技術等在汽車、電子與半導體、電梯、重工機械領域的應用，數(shù)控加工單元、機器人系統(tǒng)必須融入到生產中，而不能孤立的一個單元，訂單所生成的加工信息可以通過垂直的以太網(wǎng)下發(fā)到每個加工單元，并將生產及工藝、品管數(shù)據(jù)回饋以利于生產計劃與調度，這使得需要設備更為開放的集成如以太網(wǎng)技術、OPC-UA、ActiveX以及新的圖形接口技術，這些，提出了更為全新的需求：

a.開放的開發(fā)架構，例如對于C,C++或OpenGL等的集成能力；

b.開放的軟件接口，基于三維的軟件或其它造型軟件的集成接口能力；

c.設備互聯(lián)所需的通用接口技術、軟件集成能力。

2.更為專業(yè)化的機器應用

工件的加工變得更為復雜和專業(yè)化，不同的領域所需的工件加工千變萬化，而且，為了提高效率必須將不同的加工集于一體，這樣才能實現(xiàn)更為高效的生產，例如：金屬板材的輸送、沖壓、切割、折彎、焊接、組裝，并且有輔助的刀庫更換、機器人搬運等，將生產集成于一體可以大大的提高生產的效率，這需要能夠在系統(tǒng)實現(xiàn)更為集成的功能，在傳統(tǒng)意義上，這是不同的工藝機器構成，傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)則造成了一個問題，必須由幾臺不同控制系統(tǒng)的機器來完成連接，而連接的接口會帶來很多操作的不便和穩(wěn)定性的潛在風險。

3.更為個性化的客戶需求

設備的功能變得更為復雜，當客戶想在原有系統(tǒng)之外增加兩個液壓運動控制的時候，他們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的系統(tǒng)無法處理，如果需要有一個機器人與這個折彎機配合的時候怎么辦？在現(xiàn)有的系統(tǒng)里，這只能靠幾個不同的系統(tǒng)通過物理的連接，而無法統(tǒng)一的總線來實現(xiàn)功能性對接，即便可以，也會是系統(tǒng)最為不可靠的地方。

然而，過往的成功往往會使得傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)廠商很難跳出，繼續(xù)在原有系統(tǒng)上試圖通過功能的開發(fā)來滿足機器的需求，然而，這并不容易

開放的IT技術給控制帶來的便利

現(xiàn)代的PLC技術充分享用了IT技術的先進技術與理念，這包括了處理器技術、芯片技術、軟件組件技術(COM)、數(shù)字圖形處理技術、以太網(wǎng)技術、Internet技術，它帶給了現(xiàn)代控制哪些改變？

1.加工能力的提高

由于新的處理器技術使得傳統(tǒng)的PLC也能勝任CNC和機器人算法的設計能力，如基于RTOS的貝加萊PCC技術，可以運行SoftCNC技術，能夠實現(xiàn)在100uS的任務等級，基于PC+RTOS的架構的使得同時可以處理多個CNC通道的高速同步，實時以太網(wǎng)技術如POWERLINK、SERCOSIII等使得高速的數(shù)據(jù)交換成為可能，這使得CNC軸之間的同步達到更高水平，這也使得加工的精度和速度得以大幅提升。

2.生產效率的提升

生產效率的提升不僅表現(xiàn)在加工速度和精度，也表現(xiàn)在生產聯(lián)線的輔助加工，如刀具的自動更換與研磨、輸送通道的集成、液壓支撐或變位機的配合、機器人的搬運與輸送、加工位置變換等這些集成到生產主機系統(tǒng)中，并與生產訂單、物流系統(tǒng)的集成，使得整個生產效率大幅提升。

3.運營與維護的成本

a.新的遠程診斷技術基于IT的VNCServer、WebServer以及數(shù)據(jù)與程序下載的FTP技術，都被集成到了現(xiàn)有的貝加萊系統(tǒng)中，這使得設備的遠程維護與診斷變得比以往更為容易。

b.早期維護技術，通過B&R的ConMon系統(tǒng)，當設備的關鍵部件安裝了振動檢測、溫度、電流等與設備故障相關的傳感器后，不同以往，設備的故障診斷可以在早期被發(fā)現(xiàn)，從而避免事后已造成損壞的更換，或者基于預防性維護對于設備使用價值的浪費。

4.開發(fā)成本

對于新的設備開發(fā)，數(shù)控機械制造商必須考慮更為個性化的開發(fā)，以及互聯(lián)與集成的需求，未來金屬加工的變化更為復雜，對于集成的要求也更高，如何提供更開放的功能封裝以滿足行業(yè)個性化開發(fā)需求？如何滿足集成的開發(fā)需求，以便在機器與機器之間形成架構內的集成而非簡單的物理連接與軟件的連接，使得功能在相互之間受到限制。

開放架構的解決在于：

a.基于模塊化和標準化的軟件，以及全新的軟件技術設計，更為開放的CNC功能塊、庫、PLCopen庫、C++庫可以被集成到系統(tǒng)中來。

b.仿真與建模，工藝的仿真如MATLAB/Simulink可以對控制器參數(shù)進行優(yōu)化設計，但基于仿真又可以降低系統(tǒng)的測試成本，使得優(yōu)化的控制器快速的實現(xiàn)原型設計，這些技術在貝加萊得以實現(xiàn)，基于MATLAB/Simulink代碼自動生成的軟件功能可以直接運行于B&RX20PCC及其它對象APC和PowerPanel系列上。

c.三維、管理軟件集成，基于OpenGL圖形接口、ActiveX、DCOM、.Net技術的接口也應該能夠被集成于系統(tǒng)而連接更為開放的應用，未來，甚至像Andriod、iPhone一樣的HMI設計軟件，使得機器的操作更為直觀和高效。

開放是未來的必然

開放是基于技術基礎，而非市場的宣傳，這是貝加萊的最大優(yōu)勢，在Euroblech2012上，來自TRUMPF和AMADA等廠商開始展示基于貝加萊開放架構的金屬加工站，例如Trumpf的TrueBendCell7000系列，將SCARA機器人、輸送、六自由度機器人、折彎機集成于一個體系下，僅需一個控制器即可控制多個機器的同步動作，尤其是在機器人與折彎的配合方面，完全內部的軟件功能關聯(lián)設計，多臺加工單元被視為一個整體，而非幾個不同的連接—這是關鍵與核心，只有這樣的系統(tǒng)才是最高效和最具柔性的，AMADALaserBend也采用了來自貝加萊的系統(tǒng)，它將激光切割、折彎與自動刀庫融為一體，由一個控制器可以實現(xiàn)控制。

開放被證明是未來的必須，而貝加萊代表的開放贏得了最為領先的企業(yè)的認可。