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10337-15200 ADEPT板卡销售中心介绍,运动控制起源于早期的伺服控制(Servomechanism)。简单地说,运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理,使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。早期的运动控制技术主要是伴随着数控(CNC)技术、机器人技术(Robotics)和工厂自动化技术的发展而发展的。早期的运动控制器实际上是可以独立运行的的控制器,往往无需另外的处理器和操作系统支持,可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。这类控制器可以成为独立运行(Stand-alone)的运动控制器。这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计,往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能,用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件,利用RS232或者DNC 方式传输到控制器,控制器即可完成相关的动作。这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用,控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议,用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统。通用运动控制器的发展成为市场的必然需求。
由国家组织的开放式运动控制系统的研究始于 1987 年,美国政府资助下发表了*的“NGC(下一代控制器)研究计划”,该计划首先提出了开放体系结构控制器的概念,这个计划的重要内容之一便是提出了“开放系统体系结构标准规格(OSACA)”。自1996年开始,美国几个大的科研机构对NGC 计划分别发表了相应的研究内容[3],如在美国支持下,美国标准研究院提出了“EMC(增强型机床控制器)”;由美国通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司提出和研制了“OMAC(开放式、模块化体系结构控制器)”,其目的是用更开放、更加模块化的控制结构使制造系统更加具有柔性、更加敏捷。该计划启动后不久便公布了一个名为“OMAC APT”的规范,并促成了一系列相关研究项目的运行。通用运动控制技术作为自动化技术的一个重要分支,在20 世纪90 年代,上发达国家,例如美国进入快速发展的阶段。由于有强劲市场需求的推动,通用运动控制技术发展迅速,应用广泛。近年来,随着通用运动控制技术的不断进步和完善,通用运动控制器作为一个独立的工业自动化控制类产品,已经被越来越多的产业领域接受,并且它已经达到一个引人瞩目的市场规模。根据ARC 近期的一份研究,通用运动控制(General Motion Control GMC)市场已超过40 亿美元,并且有望在未来5 年内综合增长率达到6.3%。
目前,通用运动控制器从结构上主要分为如下三大类:
⑴ 基于计算机标准总线的运动控制器,它是把具有开放体系结构,独立于计算机的运动控制器与计算机相结合构成。这种运动控制器大都采用DSP 或微机芯片作为CPU,可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部I/O 之间的标准化通用接口功能,它开放的函数库可供用户根据不同的需求,在DOS 或WINDOWS 等平台下自行开发应用软件,组成各种控制系统。如美国Deltatau 公司的PMAC 多轴运动控制器和固高科技(深圳)有限公司的GT 系列运动控制器产品等。目前这种运动控制器是市场上的通用产品。
⑵ Soft 型开放式运动控制器,它提供给用户zui大的灵活性,它的运动控制软件全部装在计算机中,而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O 之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声卡、CDROM 和相应的驱动程序一样。用户可以在WINDOWS 平台和其他操作系统的支持下,利用开放的运动控制内核,开发所需的控制功能,构成各种类型的高性能运动控制系统,从而提供给用户更多的选择和灵活性。基于Soft 型开放式运动控制器开发的典型产品有美国MDSI 公司的Open CNC、德国PA(Power Automation)公司的PA8000NT。美国Soft SERVO 公司的基于网络的运动控制器和固高科技(深圳)有限公司的GO 系列运动控制器产品等。Soft 型开放式运动控制的特点是开发、制造成本相对较低,能够给予系统集成商和开发商更加个性化的开发平台。
⑶嵌入式结构的运动控制器,这种运动控制器是把计算机嵌入到运动控制器中的一种产品,它能够独立运行。运动控制器与计算机之间的通信依然是靠计算机总线,实质上是基于总线结构的运动控制器的一种变种。对于标准总线的计算机模块,这种产品采用了更加可靠的总线连接方式(采用针式连接器),更加适合工业应用。在使用中,采用如工业以太网、RS485、SERCOS、PROFIBUS等现场网络通信接口联接上级计算机或控制面板。嵌入式的运动控制器也可配置软盘和硬盘驱动器,甚至可以通过Internet进行远程诊断。例如美国ADEPT 公司的SmartController,固高科技公司的GU 嵌入式运动控制平台系列产品等。
我国在运动控制器产品开发方面相对落后,1999 年固高科技(深圳)有限公司在深圳成立,她是国内*家专业开发、生产开放式运动控制器产品的公司。其后,国内又有其他几家公司进入该领域,但实际上,大多是在国内推广国外生产的运动控制器产品,真正进行自主开发的公司较少。“八五”期间,我国广大科研工作者也成功开发了两种数控平台和华中Ⅰ型、蓝天Ⅰ型、航天Ⅰ型、中华Ⅰ型等4 种基本系统,这些系统采用模块化,嵌入式的软、硬件结构。其中以华中Ⅰ型较具代表性,它采用工业PC 机上插接口卡的结构,运行在DOS 平台上,具有较好的模块化、层次化特征,具有一定扩展和伸缩性。但从整体来说这些系统是数控系统,不是独立的开放式运动控制器产品。目前,我国是世界上经济发展zui快的国家,市场上新设备的控制需求、传统设备技术升级、换代对运动控制器的市场需求越来越大。另外由于市场日益竞争的压力,系统集成商和设备制造商要求运动控制系统向开放式方向发展。同时,经济型数控*正在逐渐减小。在这样的形势下,我国可以抓住这一机遇,研制出具有自主知识产权,具有高水平、高质量、高可靠性的开放式运动控制器产品。
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