编者语：GMC是一个面向未来的设计，它放眼全局的整体架构，在生产中扮演着越来越重要的角色。严格地说，GMC并非是单纯的运动控制，它包含了与PLC、HMI的融合并不断改善，以获得在机器设计和整个工厂设计之间的一种柔性平衡。

   2008年，贝加莱提出了GMC（Generic Motion Control——通用运动控制）这一前瞻性概念，它着眼于建立面向整厂级的运动控制方案，力图使这一架构能够适应未来市场不断变化的需求和不断增加的成本压力。

　　未来的机器设计

　　模块化设计

　　对于印刷、包装、塑料、纺织机械等行业的OEM制造商而言，大批量生产可以显著降低成本，而小批量、多品种的需求则要求机器具备变化的能力。这似乎是一个矛盾，而模块化的机械设计能够解决这一矛盾。与此同时，它也对电气系统提出了要求，硬件与软件必须是模块化设计的。

　　设备互联

　　今天，在一个饮料、矿泉水或者液体奶生产厂，我们会看到：在吹瓶环节，液压技术被用来实现壁厚控制及直线机械手抓取的定位控制；在灌装环节，则涉及到阀岛和质量流量计信号的快速采集；热膜环节则包含了送瓶、上膜、分瓶等运动控制；而机器人则需要多维度的空间坐标转换；此外还有装箱的定位、输送单元的变频、一些简单机械位置的调整可能会使用到的小型直流伺服等等。这些融合了定位、CAM、CNC、液压、机器人技术的整个过程需要一个完整的解决方案进行实施，谁能提供如此卓越而又开放简单的技术呢？

　　克朗斯、利乐或者SIG这些国际知名的厂商都在提供一个完整的包装解决方案，简单的机器控制已经不再是时代的潮流，而提供基于集成架构的设计则能满足这种迫切的需求。

　　软件时代的到来

　　对于机械制造商而言，他们更加清醒地意识到，软件扮演着越来越重要的角色。如何在编程语言之间选择？Ladder适合Logic部分的编写，但是C则更适合于复杂算法和软件封装，以满足知识产权保护以及多种机型共享通用模块的需求。IEC和PLCopen提供了开放的功能块以供调用，这就使得软件变得更加方便和开放，不但易于获得，并且可以实现复杂的应用，而又无需支付高昂的费用。

　　什么是GMC?

　　GMC是一个大的框架，它由以下几个层面构成，组成了一个完整的面向整厂解决方案的系统设计。

　　执行机构

　　GMC的执行机构对象不仅仅是伺服电机，它把运动控制进行了广泛的外延，使它具备适应各种现场实际需求的能力。步进、直流、电液伺服、变频和安全技术等这些各种性能应用所需的对象均被包括在内，使得客户可以任意选择和组织，获得最优的配置选择，以发挥各执行机构所具有的优势，而无需增加成本去统一使用昂贵的伺服来进行控制。

　　应用层

　　运动控制包括了点到点移动、电子齿轮、电子凸轮仿形、横切、飞锯、色标控制、鼓序列发生器、套印控制等。这些功能块已经被封装好，客户只需为其提供简单的参数入口，即可应用到系统中。

　　CNC与普通的运动控制有所不同，例如CNC所需的G代码、3D扩展应用以及3D CNC加工，可提供多种运动模型设计算法，并且能够对工作空间进行监控，与Logic PLC的任务高速同步来确保整机的完美运行，例如直线、圆弧、抛物线、螺旋线的插补等。

　　机器人这一部分则包含了机器人本身所需要的专业库，例如SCARA、Articulated arm robot、Parallel SCARA。机器人所需的控制策略与模块均不相同，而这些可以由ARCN0功能包集成到整个系统中，运行于实时操作系统Automation Runtime之上，为其提供了实时操作的保证。

　　软件接口

　　GMC提供了对PLCopen的标准模块调用支持，这包含了PLCopen Logic、Motion、Hydraulic和Safety技术的各个标准应用包，IEC61131所支持的编程工具和功能库也可以被调用。

　　GMC诊断技术

　　智能型的伺服需要具备自整定功能，而示波器功能则提供了工程应用中对于伺服对应参数的实时显示，以获得机械工艺改善以及调试方向改善的参考。通过与Mathworks的合作，在系统里也可以完成Simulink仿真和代码自动生成功能。

　　Ethernet POWERLINK技术集成

　　GMC将实时通信技术融合到了运动控制中。通常来说，在各种控制对象里，运动控制对于总线的速度和实时性要求是最高的，基于总线型设计的运动控制需要借助高速的通信技术来提供数据的交换以确保轴与轴之间的同步关系。

　　为什么采用GMC？

　　什么是启发GMC设计理念的源动力？显然，OEM制造商不断变化的需求和对行业的精深理解，使得贝加莱的设计师们通过集成原有的技术，对系统进行优化组合，设计出放眼全局的通用运动控制解决方案。

　　变化的需求

　　在超市里我们看到，那些洗衣粉的包装可谓千奇百怪，饮料、啤酒、烟草的包装也在不断变化，这给设备制造商造成很大的压力。但是，运动控制很好地解决了这些问题，与传统的机械设计相比，运动控制使灵活性得到了大幅度的提升：

　　如果采用传统的机械方式裁切一卷纸，那么刀辊会根据尺寸不同而随时更换，刀辊的成本加上更换、调校所需的时间成本加起来会使生产成本加大，但我们不难发现，运动控制的灵活性使得其所支付的成本变得微不足道。如果在经编机上采用ELS电子横移技术，那么重达2吨的链块安装与调校这项耗费巨大的工作将会被触摸屏上的设置代替，这就是运动控制的魅力。

　　如上所述，GMC不断地响应这些需求，在其中集成了多种不同的功能，如CAM、色标、张力处理、CNC插补、机械手、定位等等。GMC就是针对这些变化来设计的，因为这是众多OEM制造商所渴望得到的变化。

　　成本优化的集成架构

　　什么是真正意义上的成本优化？集成架构对于成本的优化绝非空谈，而是事实，那些应用各种技术的工程师最有贴身体会。

　　事实上，成本并非是一个静止的参考值，潜在的浪费是可怕的。例如：对于不断的加减速的应用，独立的驱动技术使那些制动的能量被以热量的形式通过制动电阻消耗掉了，而GMC架构下的ACOPOSmulti共直流母线驱动技术则提供了一个DC-BUS的解决方式使得制动的能量回馈到直流母线并被提供到其它电动机状态的轴，通过这一技术，成本被大量节省，尤其是在工业领域，机器的运转在一年里甚至几乎不间断，那将是一个惊人的数字。

　　持续的成本降低还在于，系统提供了快速的数据分析和反馈能力，为整厂的质量分析和生产工艺优化提供了数据基础，使其获得持续改善的能力。

　　GMC开放平台缩短面市时间

　　成本损耗总是相对容易被察觉的，而市场时机的损耗却并非那么直观。如果采用模块化的软件设计加上完整的通用控制平台，那么在贴标里的色标检测就可以被应用到彩色膜包或者裁切单元；而CAM调用则使得裁切、热封动作、烫金、模切、送纸这些不同的应用能够采用相同的功能块，然后根据实际情况来设计数据入口和出口；示波器和仿真功能则缩短了调试周期，通过实时在线数据反馈来获得整机的性能调整方向。这一切都是为了快速而高效地投放市场，缩短响应市场的周期，以获得优先的竞争力。

　　GMC——面向未来的机器设计

　　GMC是一个面向未来的设计，它放眼全局的整体架构，在生产中扮演着越来越重要的角色。严格地说，GMC并非是单纯的运动控制，它包含了与PLC、HMI的融合并不断改善，以获得在机器设计和整个工厂设计之间的一种柔性平衡，使得各个单元能够具有独立的性能评估和整线的性能匹配，并赋予它们很高的灵活性。（作者：贝加莱工业自动化（上海）有限公司 宋华振）