在運動中日趨完美

對國外發(fā)達國家而言，運動控制技術(shù)已相對成熟穩(wěn)定，但在國內(nèi)卻發(fā)展較晚，為數(shù)不多的國內(nèi)控制器生產(chǎn)商只有三到五年的技術(shù)儲備。一 些從貿(mào)易公司成功轉(zhuǎn)型為技術(shù)公司的企業(yè)正在這一領(lǐng)域逐步發(fā)展壯大， 成都步進機電有限公司（以下簡稱“成都步進”）就是一例。

　　這個來自西部“天府之國”的企業(yè)在運動控制領(lǐng)域進行著默默的耕耘，并且收獲頗多。這是一個年輕的企業(yè)，注定她有更高遠的目標。

　　國內(nèi)運動控制行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢如何？ 國產(chǎn)品牌如何才能在競爭中變被動為住動？ 成都步進如何實現(xiàn)企業(yè)的夢想？擁有英國謝菲爾德大學(xué)工商行政管理碩士學(xué)位的成都步進機電有限公司總經(jīng)理趙鈞先生（以下簡稱“趙總”）在接受采訪時給了我們完整的答案。

成都步進機電有限公司總經(jīng)理趙鈞先生

在市場競爭中，銳意進取

　　成都步進自 1997 年成立以來，傾力投入于運動控制產(chǎn)品的推廣應(yīng)用及研制開發(fā)。歷經(jīng) 8 年的執(zhí)著使成都步進已從一個本地貿(mào)易公司發(fā)展為一家以技術(shù)為依托的全國性專業(yè)運動控制器公司；同時，成都步進還是在國內(nèi)行業(yè)中最早推廣精密步進伺服的公司之一。為客戶提供以運動控制器為核心的全套運動控制解決方案是成都步進不懈努力的方向；成為國內(nèi)外一流的專業(yè)運動控制公司是成都步進不變的目標。

　　據(jù)趙總介紹，成都步進的巨大發(fā)展?jié)摿€體現(xiàn)在人員的年齡結(jié)構(gòu)和知識結(jié)構(gòu)上：公司平均年齡僅為 30 歲左右，而 40% 的員工獲得博士或碩士學(xué)位，一個年輕團隊強烈的進取心和客戶的滿意度共同構(gòu)成了公司發(fā)展的源動力。

把握市場先機 造就產(chǎn)業(yè)輝煌

　　成都步進從 2000 年開始研發(fā) MPC 系列運動控制器，到目前為止已經(jīng)開發(fā)出 MPC01 、 MPC02 、 MPC03 、 MPC04 、 MPC05 等產(chǎn)品。其中， MPC03 、 MPC04 、 MPC05 三種產(chǎn)品都基于先進的 DSP 、 FPGA 技術(shù)開發(fā)。從接口方式來看，涵蓋了基于 PC 機 ISA 總線、 PCI 總線和獨立式脫機控制器等多種形式，從應(yīng)用來看，涵蓋了點位運動控制、連續(xù)軌跡運動控制和同步運動控制等諸多領(lǐng)域。 MPC 系列運動控制器已廣泛應(yīng)用于大幅面高速激光雕刻和切割設(shè)備、三坐標測量儀、 PCB 數(shù)控鉆銑設(shè)備、 紡織機械 、包裝機械等多種自動化設(shè)備。

　　值得一提的是，成都步進從 2002 年開始接觸激光加工行業(yè)，在深入了解激光加工行業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀和工藝特點的基礎(chǔ)上，于 2003 年將 MPC03 運動控制卡成功應(yīng)用于激光切割、激光雕刻和激光打標等行業(yè)。目前在國內(nèi)的市場占有率領(lǐng)先于其它同類產(chǎn)品。主要技術(shù)優(yōu)勢包括：

1 、國內(nèi)領(lǐng)先水平的“位置比較輸出”功能完美解決了困擾激光雕刻機行業(yè)的高速雕刻錯位的問題。從此提高雕刻速度的瓶頸問題已經(jīng)從控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到機械結(jié)構(gòu)。目前國產(chǎn)激光雕刻機的雕刻速度已經(jīng)達到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。

2 、獨特的“速度前瞻算法”和“軌跡擬合算法”使切割過程更加平穩(wěn)，運動速度更快，大大提高了機器運行效率。進一步將激光加工設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到服裝加工領(lǐng)域。目前國產(chǎn)激光機的切割速度（曲線）已經(jīng)達到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。

3 、先進的“同步跟蹤控制”功能使激光的輸出功率值同步跟蹤激光頭移動速度，功率值與速度同步變化，保證在變速切割過程中加工效果保持一致。

4 、先進的“ PWM 信號控制激光功率”的功能使對激光功率調(diào)整的實時性大大增強， 360 度坡度雕刻功能輕松實現(xiàn)。

5 、獨有的“運動軌跡與電機特性自適應(yīng)”功能成功解決了在機械系統(tǒng)剛性不高的場合下，高速切割直徑在 3mm 以下的小圓的變形問題，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　2005 年，成都步進又基于 DSP 和 FPGA 技術(shù)成功開發(fā)出獨立式運動控制器，并將首先應(yīng)用于激光行業(yè)。成都步進將加強和歐美著名運動控制公司的緊密合作，推出一些適合國內(nèi)市場特點的運動控制產(chǎn)品。如為雕刻、切割等行業(yè)提供高度集成功能模塊的英國 NEE 獨立式多軸運動控制器；具有強大同步控制功能的英國 T rio 運動控制器；以及集控制、驅(qū)動和電機于一體的丹麥 JVL 一體化伺服系統(tǒng)。

抓住核心，做精做尖

　　控制器是運動控制系統(tǒng)的核心并直接決定著該系統(tǒng)的功能和性能。運動控制器較為直觀的一種分類方式是把它分為基于 PC 的控制器和獨立式控制器。前者可充分利用計算機各種通用軟硬件平臺和強大的兼容性，而后者用于許多工作時無需計算機參與的應(yīng)用場合并可一定程度地提高系統(tǒng)的專用性和可靠性。需要說明的是，幾乎所有的獨立式控制器是指工作時獨立于計算機，而并非完全脫離計算機的參與。實際上大多數(shù)獨立式控制器（特別是用于單機設(shè)備的控制器）給客戶提供的是一套代碼生成系統(tǒng)和一個代碼執(zhí)行器：這個代碼生成系統(tǒng)一般在計算機上運行以生成代碼并傳輸?shù)娇刂破鞯拇鎯卧缓笤儆枰詧?zhí)行。

　　還有一種觀點是把運動控制器按應(yīng)用分為單機設(shè)備控制器和分布式控制器：前者一般控制軸數(shù)不多，但需要貼近具體行業(yè)的工藝特點并緊密結(jié)合其它領(lǐng)域技術(shù)（如圖像處理等）；后者一般支持多種現(xiàn)場總線，并結(jié)合邏輯控制而實現(xiàn)多種運動形式（典型應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線）。在歐美發(fā)達國家，兩種應(yīng)用的控制器都較為常見；而國內(nèi)絕大部分運動控制器用于單機設(shè)備。這是由于國內(nèi)生產(chǎn)線自動化程度不高所造成的。

　　趙總說，運動控制器可從三個技術(shù)層面來剖析：應(yīng)用軟件層面，硬件層面和底層軟件層面。

　　一般而言，大多數(shù)控制器為客戶提供的是一個開發(fā)平臺而應(yīng)用軟件正是基于這個平臺上來開發(fā)。對不同特點的控制器，開發(fā)應(yīng)用軟件的難易程度有著很大的區(qū)別。對在一個技術(shù)水準上的控制器而言，柔性越強，開發(fā)應(yīng)用軟件的難度越大但開放性越好，反之亦然。比如有些控制器商甚至向客戶開放 DSP 的源代碼，這種超強柔性帶來的負面影響是較長的二次開發(fā)周期和對開發(fā)人員技術(shù)能力的較高要求；而還有一些控制器商的產(chǎn)品可簡單地用鼠標拖放 屬性設(shè)置等簡單操作來完成二次開發(fā)，當然這是以犧牲控制器的柔性作為代價。

　　控制器的硬件決定了它的運算處理速度，數(shù)據(jù)儲存能力等因素。在這個環(huán)節(jié)上，除了適應(yīng)具體市場要求還需要協(xié)調(diào)產(chǎn)品柔性和器件成本的矛盾。國內(nèi)外行業(yè)較先進的硬件方案都是以 DSP 和 FPGA 作為核心技術(shù)。在這一環(huán)節(jié)上，國內(nèi)外沒有明顯差別。

　　底層軟件為控制器的核心，它除了完成插補、軌跡擬合等核心算法外，還會包含許多針對各種應(yīng)用行業(yè)的專用功能模塊。

　　隨著國內(nèi)工業(yè)自動化程度的提高，各種形式的運動控制器在國內(nèi)各種應(yīng)用場合無所不在：簡單的單片機嵌入式系統(tǒng)，基于國外專用控制芯片的控制卡，利用 PC 的 IO 發(fā)脈沖的純軟件控制系統(tǒng)等等。但大多數(shù)控制器不是由專業(yè)運動控制器制造商提供。其主要原因有以下兩點：

1 、在國內(nèi)運動控制技術(shù)發(fā)展較晚，為數(shù)不多的國內(nèi)控制器生產(chǎn)商只有三到五年的技術(shù)儲備。這就造成了許多不同應(yīng)用行業(yè)的技術(shù)人員涉足研制開發(fā)該行業(yè)的運動控制器；

2 、運動控制器的研制開發(fā)是一個和客戶競爭的行業(yè)。一般機器設(shè)備制造商很少會自行

　　生產(chǎn)步進電機或伺服電機，但控制器是他們產(chǎn)品中的核心部分，所以他們會趨向于自行開發(fā)，從而將核心控制技術(shù)掌握在自己手中。這樣，如果控制器廠商的產(chǎn)品沒有一定的技術(shù)高度，就很可能被客戶和市場遺棄。

　　但成都步進相信，隨著專業(yè)運動控制器廠商在各種不同應(yīng)用行業(yè)的持續(xù)積累，專業(yè)控制器廠商能夠組合不同應(yīng)用領(lǐng)域的各種技術(shù)特點以滿足新的市場需求，從而幫助他們的客戶縮短開發(fā)周期，增大產(chǎn)品競爭優(yōu)勢，最終大大增加自身的市場占有率。另外，整個運動控制行業(yè)的市場也將隨中國制造業(yè)的飛速發(fā)展而持續(xù)增長。

技術(shù)上的差距讓成都步進目標更清晰

　　國內(nèi)運動控制器和進口產(chǎn)品相比，差距主要體現(xiàn)在兩個方面：首先是底層軟件的核心算法方面，其次是二次開發(fā)平臺的易用性方面。

　　趙總介紹，運動控制器的技術(shù)分為三個層面：應(yīng)用軟件層面、硬件層面和底層軟件層面。其中，控制器的硬件和底層軟件由控制器的開發(fā)商為客戶提供。 國內(nèi)運動控制器所采用的硬件平臺和國外產(chǎn)品相比基本上沒有什么差距，有的甚至更加先進。但在對底層軟件核心算法的研究方面，許多國外運動控制器制造商歷盡多年的不斷積累，提供許多先進的算法，如 伺服調(diào)節(jié)、樣條插補、 PVT算法、 速度前瞻 和軌跡擬合，以及電子齒輪、電子凸輪、虛擬軸控制、高速色標采集、位置比較輸出等同步控制算法。國內(nèi)控制器在這些方面和國外產(chǎn)品相比還存在一些差距，有的甚至還處于起步階段。

　　國外很多運動控制器都提供方便易用的二次開發(fā)平臺。都面向應(yīng)用行業(yè)提供了豐富的功能模塊，將復(fù)雜的算法“打包”后提供給客戶，降低對應(yīng)用軟件開發(fā)人員的要求；另外，國外許多運動控制器都提供易學(xué)易用的“代碼編輯和生成系統(tǒng)”，提供簡單明了的指令集，讓使用者可以“望文生意”，在較短時間內(nèi)掌握開發(fā)調(diào)試方法。

　　而國內(nèi)大多數(shù)運動控制器，提供的開發(fā)工具都是一系列“動態(tài)鏈接庫”的形式的運動函數(shù)，也缺乏專門的程序編譯調(diào)試環(huán)境。都需要開發(fā)人員在 VB 、 VC 等高級語言中調(diào)用這些函數(shù)庫，針對具體的應(yīng)用要求進行二次開發(fā)，這需要開發(fā)人員首先要掌握這些編程工具，而且還需要具備一些 Windows 下的編程技巧，在一定程度上限制了產(chǎn)品推廣。

　　面對這些差距，趙總表示 成都步進應(yīng)該繼續(xù)扎根應(yīng)用行業(yè)，在不斷解決各種行業(yè)應(yīng)用問題的同時，發(fā)現(xiàn)一些共性的問題，對一些底層核心算法進行深入研究，不斷積累；另外，成都步進還應(yīng)該通過和國外運動控制公司的緊密合作，借鑒他們多年積累的經(jīng)驗，特別是在產(chǎn)品易用性方面的經(jīng)驗，逐步縮小同國外先進運動控制器在控制功能方面的差距，讓更多的設(shè)備制造商用上功能強大、簡單易用的 國產(chǎn) 運動控制器。

在運動中成都步進走的更高

　　對國外發(fā)達國家而言，運動控制技術(shù)已相對成熟穩(wěn)定。這個領(lǐng)域的發(fā)展也許更多意義上取決于它和其它領(lǐng)域技術(shù)的有機結(jié)合。和很多行業(yè)類似，運動控制行業(yè)的發(fā)展可能會應(yīng)驗“分久必合，合久必分”這句中國老話。隨著各種單一技術(shù)，單一產(chǎn)品的穩(wěn)定成熟，必然有公司會將它們組合到一起去服務(wù)一個個應(yīng)用領(lǐng)域從而提高其競爭優(yōu)勢。經(jīng)歷一段時間后，隨著新的技術(shù)突破，這種組合又將妨礙生產(chǎn)力的發(fā)展，導(dǎo)致由合到分。

　　就全球運動控制行業(yè)而言，現(xiàn)在大的趨勢是整合：做驅(qū)動的公司會考慮在驅(qū)動器上增加控制功能，而做控制器的公司又會考慮和驅(qū)動器公司配套合作，甚至 有些 被其收購。更值得一提的是，運動控制技術(shù)越來越多地被整合在自動化控制這個更大的平臺上發(fā)展。美國 MEI, 英國 NEE 和德國 Berger Lahr 等運動控制公司相繼被全球性自動化公司收購就又是一些整合的例證。

　　趙總表示，為客戶提供以運動控制器為核心的全套運動控制解決方案是成都步進不懈努力的方向；成為國內(nèi)外一流的專業(yè)運動控制公司是成都步進不變的目標。成都步進將繼續(xù)扎根一個個運動控制應(yīng)用行業(yè)并充分和國外同行在市場技術(shù)等方面緊密合作，為行業(yè)客戶提供最優(yōu)的方案和性價比最高的產(chǎn)品