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固高科技以全互聯gLink-II,打造國人自己的工業總線技術

--gongkong專訪固高科技副總經理、固高系研究院院長呂恕

供稿:固高科技(深圳)有限公司 2021/1/18 10:26:45
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自信息化時代開啟的數十年里直至現在,無論是以現場總線為代表的工業信息網絡,還是商業利益至上的技術壁壘,標準林立、互不兼容的排他性現實,為全球特別是中國的工業產業,制造著越來越嚴重的信息共享障礙和轉型升級成本。中國制造想要實現自主可控,需要自己的工業總線技術。

以技術立社的固高科技,由香港科技大學三位在芯片、機器人和運動控制領域的國際知名學者共同創立,一直致力于運動控制技術、伺服驅動技術、機器視覺技術、工業現場總線,以及工業設備物聯云平臺五個方面的核心技術研究。經過十多年鉆研與積累,固高科技陸續推出了自主知識產權的gLink-II總線及其配套產品,為我國實現全互聯智能制造提供了堅實的技術支撐。

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固高科技副總經理、固高系研究院院長呂恕

 

突出重圍,打造中國自主可控的工業總線技術

固高科技為什么要自主研發glink總線技術?

“早期中國發展工業總線技術,就是為了便于現場設備連接,特別是遠距離的設備連接。工業總線技術不光保證了信號傳輸的可靠性與高效率,也實現了工業現場的簡單布線?!惫谈呖萍几笨偨浝?、固高系研究院院長呂恕說,“市場上主流的工業現場總線大都是外資品牌,中國要有自己的總線技術。固高創立之初的slogan就是:Control and Network of the Factory,并從2004年就對工業總線技術進行布局?!?/p>

首先,在技術層面,固高科技定位在工業網絡通訊協議,通過對國外主流品牌現場總線協議的分析,找到其中存在的共性和瓶頸問題,并以此著手進行研究突破。

其次,在商業模式上,呂恕表示,“市場主流工業總線技術存在兩端封鎖(開發、應用),使用成本極高,使得工業現場控制變得更加復雜,當下很多的協議轉換模塊為了解決協議層的互聯互通,在轉換過程中帶來了很多信息延時、數據異步、采樣失真、帶寬降低等技術上的應用障礙,使得整體工業互聯網的生態體系無法構建。固高科技要做真正意義上的全互聯網絡技術平臺,實現自底向上高帶寬動態可觀可測可控的業務模式,以及自頂向下柔性可重構的生態模式?!?/p>

為滿足客戶工業現場應用,固高科技自主研發了網絡協議gLink,目前該協議已經升級到高性能千兆gLink-II。gLink-II采用環形冗余拓撲結構,實現數據冗余和鏈路冗余,保證了系統的高速實時響應和大數據傳輸,提高了系統的通信可靠性。

 

診治“頑疾”,行業鋪設穩步推進

能落地才是真創新。同樣,對于gLink總線技術而言,落地和應用才是它真正能夠生根發芽的關鍵所在。如何與國外主流工業總線技術PK?固高科技選擇解決工業現場沉疴痼疾,突破行業技術壁壘。

“印刷行業是我們通過五六年的努力,實現gLink總線技術真正意義上大規模地深化應用,并將該技術優勢發揮到了極致?!眳嗡∨e例說,印刷行業存在一個頑疾,它包含張力控制、套色控制以及傳動控制,三者之間通過IO來連接,線纜數量眾多且系統響應慢;同時在印染時,主軸線體處于高速運動狀態,如果多色印滾軸在微距離內超高速同步控制不到位,印花質量就馬上下來了。

gLink總線技術以千兆以太網、高通信帶寬進行高速控制,保證一臺印刷機幾十個滾子作業的平滑性,分布式控制的方式解決了每個套色組本地百微秒級實時控制,增強系統的可靠性;從站與主站保持溝通的同時采用多節點微秒級同步,單獨進行誤差補償和張力調整,確保每個滾子作業軌跡的高精度,控制靈活性更強;支持從站與從站超帶寬數據采集與交互,實現環路數據納秒級事件觸發功能;gLink-II環形結構避免單通路發生故障,影響印刷機正常運行,提高系統的安全性。

機器人行業,固高科技承接了一個國家科技部的項目,是GTRC系列大型機器人驅控一體機在500kg重載機器人攪拌摩擦焊中的應用。

攪拌摩擦焊是隨著鋁合金材料的應用普及而發展起來的一種無填絲焊接工藝,它通過大功率電主軸驅動攪拌針在金屬材料內部高速旋轉摩擦,產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部高速旋轉中推進,由此產生巨大的阻力和強烈的振動,這不僅要求機器人本體剛性要好,而且對機器人的控制平穩性和控制精度提出極高要求。目前,國內攪拌摩擦焊機器人大多是進口設備。

“我們與國內知名機器人廠家聯合設計開發了可以控制16軸的開放式高性能機器人控制系統,充分發揮出gLink總線的技術特性?!惫谈呖萍紮C器人事業部經理劉宗禮介紹說,該系統采用3臺GTRC系列大型機器人驅控電柜,劃分不同組別,利用gLink總線技術對等通信功能,實現對六軸機器人、龍門變位機、電主軸、三維視覺驅動共計12臺電機的聯合控制,以納秒級速度精確控制各個工作組之間的運動關系。

據介紹,GTRC系列大型機器人驅控一體是固高科技針對50kg~1500kg負載機器人所推出的驅動與控制一體化解決方案,它采用開放式、網絡化、模塊化、可重組設計。該驅控一體控制器與驅動器之間,控制器與示教器、IO模塊之間,皆通過固高科技自主研發的gLink高速總線實現全互聯。

“我們將GTRC系列大型機器人驅控一體機的運動控制做到了芯片級,軌跡規劃運算都放在底層芯片中,0.5ms內作出運算,控制運動頻率,細化密度非常高,設備作業更加平穩?!眲⒆诙Y說,500kg負載、臂展3m的大型機器人焊接空間曲線,軌跡控制精度達到0.3mm,重復定位精度達到0.04mm,遠遠超過項目指標。

據呂恕介紹,固高科技gLink總線技術目前已經在印刷、紡織、機器人、數控系統、半導體、激光加工、電子加工等行業形成突破,下一步將重點發力行業縱深應用,立足解決行業痛點問題,進一步提升自動化設備水平,引領行業技術進步。

開放式架構,客戶定制突破技術壁壘

想要突破工業總線技術在開發與應用環節的兩端封鎖,固高科技gLink總線技術勢必要走開放平臺之路。

“每個行業、每個客戶總要定義自己的一塊‘自留地’,形成一定程度的技術壁壘。每一個應用場景對于工業總線技術的需求是不同的,gLink總線技術到底哪部分開放給客戶,我們一直在實踐中探索,但總的趨勢是開放和共享?!眳嗡√寡?,“只有將gLink總線技術做成開放共享平臺,客戶才能利用你的技術開發更多的應用落地,進而實現未來的無限發展與延伸?!?/p>

以中高端數控機床為例,五軸數控機床多采用國外數控系統,這就面臨實際囧境:且不說價格高昂,高端數控系統對境外輸出設有限制,或直接禁止輸出,或不出售技術領先產品;一旦機床位置發生移動需要提前報備,否則系統直接鎖死,無法使用;客戶雖然購買了通用型數控系統,但機械硬件容易被抄襲,競爭優勢容易被復制,同質化競爭嚴重。一系列“卡脖子”舉措,致使中國高端數控機床加工精度受限,其所加工的核心零部件質量或不達標,直接影響我國制造業整體水平。

為突破技術封鎖,固高科技推出了全互聯互通開放式數控系統。此舉得益于兩方面:其一,固高科技是國內少數擁有成套核心技術自主知識產權(控制器、伺服和主軸驅動、總線技術、云平臺技術等)和自主配套能力的數控系統廠商;其二,公司一直深耕數控和運動控制核心技術的研發與應用,該數控系統滿足中高端機床要求的高速、高精、復合、多軸聯動等控制,能夠實現國產替換。

“我們與客戶緊密合作,針對某些數控機床機型與客戶在算法、控制、工藝方面進行聯合開發,這些機型的加工性能和加工效率都實現了突破?!惫谈呖萍紨悼厥聵I部經理陳俊恒說,更重要的是固高科技會根據客戶需求,開放gLink的某些端口,方便客戶在全互聯互通開放式數控系統上做核心技術的二次開發,將老師傅的工藝變成數據參數寫入系統,而這正是國外數控系統無法滿足的一點。通過定期舉行研討會,固高科技還幫助客戶培養技術團隊,提升團隊的應用開發能力。

“現在的數控系統不單單是單機的問題,需要與自動化上下料等關聯設備互聯互通?!标惪『阏f,采用gLink-II總線技術的全互聯互通開放式數控系統,可以滿足設備之間高速高實時的大數據交互,讓周邊設備的連接和控制更加簡單,更容易實現自動化;多節點微秒級同步、高速高精控制算法、前瞻預處理算法、多種補償功能、振動抑制功能,確保機床的高速、高效率、高性能加工水平;提供多軸多通道聯動,如支持五軸聯動和RTCP刀尖跟隨功能,支持4通道加工,滿足復合機床的同步加工需求,可集成數控和機器人控制;在設備預測性維護、遠程維護方面亦能發揮功用。

受訪人:

固高科技副總經理、固高系研究院院長呂恕

固高科技機器人事業部經理 劉宗禮

固高科技數控事業部經理 陳俊恒

工控小編說

國產替代路漫漫,固高科技gLink總線技術以潤物細無聲的方式在不同行業生根發芽。

一方面,固高科技以聚焦工業現場沉疴,打破開發與應用環節的兩端封鎖,深耕垂直行業的方式縱向延展,帶給客戶的是以技術、工藝為導向的差異化競爭優勢和更高的附加價值。

另一方面,龐大的中國市場、林林總總的細分行業為國產控制系統的成長與崛起提供沃土。通過在不同行業的深耕與積累,國產控制系統能夠在應用的全面性上媲美國外控制系統。

當然,這需要時間,而固高科技一直在路上。(文/gongkong張麗瑩)

審核編輯(李娜)
更多內容請訪問 固高科技(深圳)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=37471)

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