來源：工控網(wǎng)原創(chuàng)文章
受訪人：
固高科技副總經(jīng)理、固高系研究院院長 呂恕
固高科技機(jī)器人事業(yè)部經(jīng)理 劉宗禮
固高科技數(shù)控事業(yè)部經(jīng)理 陳俊恒
自信息化時(shí)代開啟的數(shù)十年里直至現(xiàn)在，無論是以現(xiàn)場總線為代表的工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，還是商業(yè)利益至上的技術(shù)壁壘，標(biāo)準(zhǔn)林立、互不兼容的排他性現(xiàn)實(shí)，為全球特別是中國的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，制造著越來越嚴(yán)重的信息共享障礙和轉(zhuǎn)型升級(jí)成本。中國制造想要實(shí)現(xiàn)自主可控，需要自己的工業(yè)總線技術(shù)。
以技術(shù)立社的固高科技，由香港科技大學(xué)三位在芯片、機(jī)器人和運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的國際知名學(xué)者共同創(chuàng)立，一直致力于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場總線以及工業(yè)設(shè)備物聯(lián)云平臺(tái)五個(gè)方面的核心技術(shù)研究。經(jīng)過十多年鉆研與積累，固高科技陸續(xù)推出了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的gLink-II總線及其配套產(chǎn)品，為我國實(shí)現(xiàn)全互聯(lián)智能制造提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
突出重圍
打造中國自主可控的工業(yè)總線技術(shù)
固高科技為什么要自主研發(fā)glink總線技術(shù)？
“早期中國發(fā)展工業(yè)總線技術(shù)，就是為了便于現(xiàn)場設(shè)備連接，特別是遠(yuǎn)距離的設(shè)備連接。工業(yè)總線技術(shù)不光保證了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃耘c高效率，也實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場的簡單布線?！惫谈呖萍几笨偨?jīng)理、固高系研究院院長呂恕說，“市場上主流的工業(yè)現(xiàn)場總線大都是外資品牌，中國要有自己的總線技術(shù)。固高創(chuàng)立之初的slogan就是：Control and Network Factories of the Future，并從2004年就對(duì)工業(yè)總線技術(shù)進(jìn)行布局?！?
首先，在技術(shù)層面，固高科技定位在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，通過對(duì)國外主流品牌現(xiàn)場總線協(xié)議的分析，找到其中存在的共性和瓶頸問題，并以此著手進(jìn)行研究突破。
其次，在商業(yè)模式上，呂恕表示，“市場主流工業(yè)總線技術(shù)存在兩端封鎖（開發(fā)、應(yīng)用），使用成本極高，使得工業(yè)現(xiàn)場控制變得更加復(fù)雜，當(dāng)下很多的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊為了解決協(xié)議層的互聯(lián)互通，在轉(zhuǎn)換過程中帶來了很多信息延時(shí)、數(shù)據(jù)異步、采樣失真、帶寬降低等技術(shù)上的應(yīng)用障礙，使得整體工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)體系無法構(gòu)建。固高科技要做真正意義上的全互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自底向上高帶寬動(dòng)態(tài)可觀可測可控的業(yè)務(wù)模式，以及自頂向下柔性可重構(gòu)的生態(tài)模式。”
為滿足客戶工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用，固高科技自主研發(fā)了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議gLink，目前該協(xié)議已經(jīng)升級(jí)到高性能千兆gLink-II。gLink-II采用環(huán)形冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余和鏈路冗余，保證了系統(tǒng)的高速實(shí)時(shí)響應(yīng)和大數(shù)據(jù)傳輸，提高了系統(tǒng)的通信可靠性。
診治“頑疾”
行業(yè)鋪設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)
能落地才是真創(chuàng)新
同樣，對(duì)于gLink總線技術(shù)而言，落地和應(yīng)用才是它真正能夠生根發(fā)芽的關(guān)鍵所在。如何與國外主流工業(yè)總線技術(shù)PK？固高科技選擇解決工業(yè)現(xiàn)場沉疴痼疾，突破行業(yè)技術(shù)壁壘。
“印刷行業(yè)是我們通過五六年的努力，實(shí)現(xiàn)gLink總線技術(shù)真正意義上大規(guī)模地深化應(yīng)用，并將該技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮到了極致?！眳嗡∨e例說，印刷行業(yè)存在一個(gè)頑疾，它包含張力控制、套色控制以及傳動(dòng)控制，三者之間通過IO來連接，線纜數(shù)量眾多且系統(tǒng)響應(yīng)慢；同時(shí)在印染時(shí)，主軸線體處于高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如果多色印滾軸在微距離內(nèi)超高速同步控制不到位，印花質(zhì)量就馬上下來了。
gLink總線技術(shù)以千兆以太網(wǎng)、高通信帶寬進(jìn)行高速控制，保證一臺(tái)印刷機(jī)幾十個(gè)滾子作業(yè)的平滑性，分布式控制的方式解決了每個(gè)套色組本地百微秒級(jí)實(shí)時(shí)控制，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性；從站與主站保持溝通的同時(shí)采用多節(jié)點(diǎn)微秒級(jí)同步，單獨(dú)進(jìn)行誤差補(bǔ)償和張力調(diào)整，確保每個(gè)滾子作業(yè)軌跡的高精度，控制靈活性更強(qiáng)；支持從站與從站超帶寬數(shù)據(jù)采集與交互，實(shí)現(xiàn)環(huán)路數(shù)據(jù)納秒級(jí)事件觸發(fā)功能；gLink-II環(huán)形結(jié)構(gòu)避免單通路發(fā)生故障，影響印刷機(jī)正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)的安全性。
機(jī)器人行業(yè)，固高科技承接了一個(gè)國家科技部的項(xiàng)目，是GTRC系列大型機(jī)器人驅(qū)控一體機(jī)在500kg重載機(jī)器人攪拌摩擦焊中的應(yīng)用。
攪拌摩擦焊是隨著鋁合金材料的應(yīng)用普及而發(fā)展起來的一種無填絲焊接工藝，它通過大功率電主軸驅(qū)動(dòng)攪拌針在金屬材料內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)摩擦，產(chǎn)生熱量軟化金屬之后完成焊接。在焊接過程中，攪拌針在金屬材料內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)中推進(jìn)，由此產(chǎn)生巨大的阻力和強(qiáng)烈的振動(dòng)，這不僅要求機(jī)器人本體剛性要好，而且對(duì)機(jī)器人的控制平穩(wěn)性和控制精度提出極高要求。目前，國內(nèi)攪拌摩擦焊機(jī)器人大多是進(jìn)口設(shè)備。
“我們與國內(nèi)知名機(jī)器人廠家聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)了可以控制16軸的開放式高性能機(jī)器人控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮出gLink總線的技術(shù)特性。”固高科技機(jī)器人事業(yè)部經(jīng)理劉宗禮介紹說，該系統(tǒng)采用3臺(tái)GTRC系列大型機(jī)器人驅(qū)控電柜，劃分不同組別，利用gLink總線技術(shù)對(duì)等通信功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)六軸機(jī)器人、龍門變位機(jī)、電主軸、三維視覺驅(qū)動(dòng)共計(jì)12臺(tái)電機(jī)的聯(lián)合控制，以納秒級(jí)速度精確控制各個(gè)工作組之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。
據(jù)介紹，GTRC系列大型機(jī)器人驅(qū)控一體是固高科技針對(duì)50kg~1500kg負(fù)載機(jī)器人所推出的驅(qū)動(dòng)與控制一體化解決方案，它采用開放式、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、可重組設(shè)計(jì)。該驅(qū)控一體控制器與驅(qū)動(dòng)器之間，控制器與示教器、IO模塊之間，皆通過固高科技自主研發(fā)的gLink高速總線實(shí)現(xiàn)全互聯(lián)。
“我們將GTRC系列大型機(jī)器人驅(qū)控一體機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制做到了芯片級(jí)，軌跡規(guī)劃運(yùn)算都放在底層芯片中，0.5ms內(nèi)作出運(yùn)算，控制運(yùn)動(dòng)頻率，細(xì)化密度非常高，設(shè)備作業(yè)更加平穩(wěn)?！眲⒆诙Y說，500kg負(fù)載、臂展3m的大型機(jī)器人焊接空間曲線，軌跡控制精度達(dá)到0.3mm，重復(fù)定位精度達(dá)到0.04mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過項(xiàng)目指標(biāo)。
據(jù)呂恕介紹，固高科技gLink總線技術(shù)目前已經(jīng)在印刷、紡織、機(jī)器人、數(shù)控系統(tǒng)、半導(dǎo)體、激光加工、電子加工等行業(yè)形成突破，下一步將重點(diǎn)發(fā)力行業(yè)縱深應(yīng)用，立足解決行業(yè)痛點(diǎn)問題，進(jìn)一步提升自動(dòng)化設(shè)備水平，引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。
開放式架構(gòu)
客戶定制突破技術(shù)壁壘
想要突破工業(yè)總線技術(shù)在開發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)的兩端封鎖，固高科技gLink總線技術(shù)勢必要走開放平臺(tái)之路
“每個(gè)行業(yè)、每個(gè)客戶總要定義自己的一塊‘自留地’，形成一定程度的技術(shù)壁壘。每一個(gè)應(yīng)用場景對(duì)于工業(yè)總線技術(shù)的需求是不同的，gLink總線技術(shù)到底哪部分開放給客戶，我們一直在實(shí)踐中探索，但總的趨勢是開放和共享?！眳嗡√寡?，“只有將gLink總線技術(shù)做成開放共享平臺(tái)，客戶才能利用你的技術(shù)開發(fā)更多的應(yīng)用落地，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)未來的無限發(fā)展與延伸?！?
以中高端數(shù)控機(jī)床為例，五軸數(shù)控機(jī)床多采用國外數(shù)控系統(tǒng)，這就面臨實(shí)際囧境：且不說價(jià)格高昂，高端數(shù)控系統(tǒng)對(duì)境外輸出設(shè)有限制，或直接禁止輸出，或不出售技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品；一旦機(jī)床位置發(fā)生移動(dòng)需要提前報(bào)備，否則系統(tǒng)直接鎖死，無法使用；客戶雖然購買了通用型數(shù)控系統(tǒng)，但機(jī)械硬件容易被抄襲，競爭優(yōu)勢容易被復(fù)制，同質(zhì)化競爭嚴(yán)重。一系列“卡脖子”舉措，致使中國高端數(shù)控機(jī)床加工精度受限，其所加工的核心零部件質(zhì)量或不達(dá)標(biāo)，直接影響我國制造業(yè)整體水平。
為突破技術(shù)封鎖，固高科技推出了全互聯(lián)互通開放式數(shù)控系統(tǒng)。此舉得益于兩方面：其一，固高科技是國內(nèi)少數(shù)擁有成套核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（控制器、伺服和主軸驅(qū)動(dòng)、總線技術(shù)、云平臺(tái)技術(shù)等）和自主配套能力的數(shù)控系統(tǒng)廠商；其二，公司一直深耕數(shù)控和運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，該數(shù)控系統(tǒng)滿足中高端機(jī)床要求的高速、高精、復(fù)合、多軸聯(lián)動(dòng)等控制，能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)替換。
“我們與客戶緊密合作，針對(duì)某些數(shù)控機(jī)床機(jī)型與客戶在算法、控制、工藝方面進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)，這些機(jī)型的加工性能和加工效率都實(shí)現(xiàn)了突破?！惫谈呖萍紨?shù)控事業(yè)部經(jīng)理陳俊恒說，更重要的是固高科技會(huì)根據(jù)客戶需求，開放gLink的某些端口，方便客戶在全互聯(lián)互通開放式數(shù)控系統(tǒng)上做核心技術(shù)的二次開發(fā)，將老師傅的工藝變成數(shù)據(jù)參數(shù)寫入系統(tǒng)，而這正是國外數(shù)控系統(tǒng)無法滿足的一點(diǎn)。通過定期舉行研討會(huì)，固高科技還幫助客戶培養(yǎng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，提升團(tuán)隊(duì)的應(yīng)用開發(fā)能力。
“現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)不單單是單機(jī)的問題，需要與自動(dòng)化上下料等關(guān)聯(lián)設(shè)備互聯(lián)互通?！标惪『阏f，采用gLink-II總線技術(shù)的全互聯(lián)互通開放式數(shù)控系統(tǒng)，可以滿足設(shè)備之間高速高實(shí)時(shí)的大數(shù)據(jù)交互，讓周邊設(shè)備的連接和控制更加簡單，更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；多節(jié)點(diǎn)微秒級(jí)同步、高速高精控制算法、前瞻預(yù)處理算法、多種補(bǔ)償功能、振動(dòng)抑制功能，確保機(jī)床的高速、高效率、高性能加工水平；提供多軸多通道聯(lián)動(dòng)，如支持五軸聯(lián)動(dòng)和RTCP刀尖跟隨功能，支持4通道加工，滿足復(fù)合機(jī)床的同步加工需求，可集成數(shù)控和機(jī)器人控制；在設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、遠(yuǎn)程維護(hù)方面亦能發(fā)揮功用。
結(jié)語
國產(chǎn)替代路漫漫，固高科技gLink總線技術(shù)以潤物細(xì)無聲的方式在不同行業(yè)生根發(fā)芽。
一方面，固高科技以聚焦工業(yè)現(xiàn)場沉疴，打破開發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)的兩端封鎖，深耕垂直行業(yè)的方式縱向延展，帶給客戶的是以技術(shù)、工藝為導(dǎo)向的差異化競爭優(yōu)勢和更高的附加價(jià)值。
另一方面，龐大的中國市場、林林總總的細(xì)分行業(yè)為國產(chǎn)控制系統(tǒng)的成長與崛起提供沃土。通過在不同行業(yè)的深耕與積累，國產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠在應(yīng)用的全面性上媲美國外控制系統(tǒng)。
當(dāng)然，這需要時(shí)間，而固高科技一直在路上。
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