長(zhǎng)久以來(lái)，人們對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的前景總是充滿了各種討論、爭(zhēng)執(zhí)甚至所謂的主流“預(yù)測(cè)”，而這些主流判斷在事后看來(lái)往往謬之千里。

英國(guó)物理學(xué)家 J·W. 瑞利發(fā)表“除了氣球以外，我絲毫不相信其他任何飛行器” 言論的 7 年后，懷特兄弟造出了飛機(jī)。英國(guó)皇家天文學(xué)家伍利向報(bào)界宣布“太空旅行純粹是無(wú)稽之談” 的僅僅一年后，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星。 現(xiàn)有的思維僵局和其他支撐技術(shù)的阻礙，讓人們總是猜錯(cuò)未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新的面貌。

當(dāng)然，機(jī)床行業(yè)也不例外。自上世紀(jì) 50 年代世界上第一臺(tái)采用 NC 硬件電路控制的三坐標(biāo)數(shù)控銑床誕生伊始，到 70 年代以微處理器為核心的 CNC 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的相繼出現(xiàn)，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，憑借強(qiáng)大的數(shù)控編程靈活性以及計(jì)算機(jī)處理器高度計(jì)算能力帶來(lái)的強(qiáng)大功能，CNC 很快占據(jù)了整個(gè)數(shù)控機(jī)床的主流。

而隨著數(shù)字化浪潮和智能制造為核心特征的第四次工業(yè)革命的到來(lái)，傳統(tǒng) CNC 的主流地位是否還會(huì)持續(xù)？是否會(huì)有新的 CNC 架構(gòu)涌現(xiàn)會(huì)改變我們對(duì)傳統(tǒng) CNC 的主流認(rèn)知？

倍福對(duì)此也有自己的判斷。

總線架構(gòu)，真正開(kāi)放

在對(duì)產(chǎn)品快速創(chuàng)新、靈活開(kāi)發(fā)上市要求越來(lái)越高的今天，機(jī)床制造商無(wú)不越來(lái)越多地考慮如何根據(jù)客戶需求快速而靈活地進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，同時(shí)保護(hù)自身的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

事實(shí)上，功能相對(duì)固定，軟硬件相對(duì)專用的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)正在朝著更加開(kāi)放趨勢(shì)發(fā)展，尤其是借助開(kāi)放的 PC 技術(shù)。無(wú)論是通過(guò)傳統(tǒng) CNC + PC 主板的方式，還是 PC + 運(yùn)動(dòng)控制的模式，都在一定程度上解決了兼顧實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制與非實(shí)時(shí)控制，同時(shí)改善了人機(jī)界面交互。但這些架構(gòu)由于仍然包括了專用硬件，擴(kuò)展的局限性仍然存在。

真正開(kāi)放的總線架構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)無(wú)疑代表了開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)的發(fā)展潮流。

這一開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)可謂機(jī)床數(shù)控領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新——其硬件、軟件和總線規(guī)范都是真正外放的。由于有充足的軟、硬件資源可被利用，系統(tǒng)軟硬件可隨著 PC 技術(shù)的發(fā)展而升級(jí)，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進(jìn)行的系統(tǒng)集成得到有力的支持，而也給專門(mén)針對(duì)用戶的二次開(kāi)發(fā)帶來(lái)方便，促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用，開(kāi)發(fā)周期大大縮短。

德國(guó)倍福公司創(chuàng)新的 PC + 軟 CNC + EtherCAT 總線架構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)解決方案，恰恰是這一技術(shù)潮流的典型代表。在這一方案中，硬件是獨(dú)立的 PC 工業(yè)計(jì)算機(jī)、軟件是具有基本 CNC 功能的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)、使用全雙工 100MHz 的 EtherCAT 實(shí)時(shí)總線通訊，大大降低了開(kāi)發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)控系統(tǒng)的門(mén)坎、同時(shí)快速滿足市場(chǎng)的需求。

創(chuàng)新改變，源于細(xì)節(jié)

倍福基于總線架構(gòu)的開(kāi)放式 CNC 機(jī)床解決方案代表著功能更強(qiáng)，擴(kuò)展性更好的一類數(shù)控自動(dòng)化的技術(shù)新趨勢(shì)。在這一方案中，主要包括了：

直接集成 I/O 接口的緊湊型嵌入式控制器

配備多核處理器的高端工業(yè)  PC

多點(diǎn)觸控面板

支持 100 多種信號(hào)類型的 400 多種總線端子模塊

緊湊型伺服端子模塊

性能強(qiáng)大的 EtherCAT 總線驅(qū)動(dòng)器

采用單電纜技術(shù)的高動(dòng)態(tài)性伺服電機(jī)，以及核心的 TwinCAT 軟件，一個(gè)覆蓋軟 CNC 功能和其他控制軟件的通用平臺(tái)。

總體來(lái)看，倍福的 CNC 解決方案優(yōu)勢(shì)主要集中體現(xiàn)在：

（1）快速靈活定制——全新的 CNC 架構(gòu)從根本上使得機(jī)床制造商擁有一個(gè)可以自由支配的模塊化的工具包，無(wú)論是軟 CNC 的靈活性，具有高度擴(kuò)展性的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，靈活多樣的 I/O，定制化的控制面板設(shè)計(jì)，還是高速的實(shí)時(shí)總線 EtherCAT 技術(shù)，都將滿足快速定制獨(dú)一無(wú)二的個(gè)性化數(shù)控機(jī)床的要求，而無(wú)需增加成本甚至還可以降低成本。

（2）保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)——TwinCAT 3 軟件為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)高效的模塊化自動(dòng)化工具箱。其中，TcCOM 概念是一種適合實(shí)時(shí)環(huán)境的“組件對(duì)象模型”，用戶能夠選擇最適合手頭任務(wù)的編程語(yǔ)言，并通過(guò) TcCOM 的開(kāi)放式界面將自己的專有工藝知識(shí)和自主開(kāi)發(fā)的專用功能集成到標(biāo)準(zhǔn)控制平臺(tái)中。這樣可以帶來(lái)的一大好處是，核心競(jìng)爭(zhēng)力完全握在用戶手中，受到第三方保護(hù)?？梢苑奖憧焖俚剡M(jìn)行修改和調(diào)整。此外，還可以配備可靠的硬件加密狗，對(duì)自主編寫(xiě)的軟件進(jìn)行加密。

（3）通用與開(kāi)放——硬件和軟件平臺(tái)由標(biāo)準(zhǔn)組件構(gòu)成，將所有自動(dòng)化及 CNC 功能集成在同一個(gè)系統(tǒng)中，開(kāi)放式接口允許集成現(xiàn)有的系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線以及靈活更換硬件組件。譬如，作為系統(tǒng)核心的軟 CNC——TwinCAT 自動(dòng)化軟件不但提供了實(shí)時(shí)執(zhí)行 PLC、HMI、NC、CNC 和機(jī)器人應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)為編程、診斷和配置提供理想的開(kāi)發(fā)環(huán)境。所有遵循 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言都可用于實(shí)時(shí)應(yīng)用程序?；陂_(kāi)放的 Windows 操作系統(tǒng)開(kāi)辟了更多的可能性，如集成到現(xiàn)有的可視化、控制和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中。

（4）完整而強(qiáng)大的平臺(tái)性能——無(wú)論是需要使用單臺(tái)機(jī)床的應(yīng)用，還是需要使用高度復(fù)雜的加工設(shè)備，亦或是傳統(tǒng)的加工技術(shù)或者增材制造，該平臺(tái)具有可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠滿足幾乎所有性能等級(jí)需求，并且普遍適用于所有機(jī)器類型。

未來(lái)已來(lái)，改變，無(wú)需等待。

（未完待續(xù)）