运动控制市场突飞猛进
中国装备制造业经过多年的孕育和发展,推动当前伺服市场的体量有很大的增长,但总体而言,目前的国内市场尚处于初级自动化应用阶段,很多设备仅仅实现了基本的自动化功能,运动控制技术大体仍属于中低端应用水平。在市场份额上,日系和国产伺服占据了大部比例,欧美伺服产品则以中高端设备为主。随着中国制造2025规划的颁布和全面落实,国家对发展高端装备越来越重视,中国制造将逐步向智能制造、以及从低端向高端的方向演进,高端装备必然需要伺服系统匹配精度和速度的要求,中国将成为运动控制产品的重要高端市场之一,大规模普及应用高端运动控制技术的时机已经来临。在此背景下,日系和国产伺服性能升级动能很高,而欧美产品需要降低成本或提供差异化的产品来扩大市场份额。
在市场为各大运动控制厂商带来千载难逢的机遇的同时,竞争也日趋激烈。伺服产品的设计要能够缩短设备上市周期,如现场接线快、易维护等,传统的脉冲和模拟量接口的伺服越来越少,基于实时以太网接口的驱动将一统天下。为此,近年来本土基于EtherCAT接口的伺服发展迅猛,欧美、日系驱动大多也集成了EtherCAT接口。性价比高的产品、领先的技术指标(如同步协调性高的多轴控制)、优异的创新能力、良好的技术服务和快速响应能力并能够在特定行业提供解决方案等等,能够帮助厂商避免产品的同质化竞争,使企业立于不败之地。
开放、创新、优良的技术及服务
倍福是一个以技术和创新为导向的公司,从PC控制理念、EtherCAT总线、XFC极速系统,再到XTS磁悬浮伺服传输系统,一直引领自动化新技术的发展。目前,倍福重点开发的领域包括金属加工、包装和印刷机械、光伏、半导体及消费电子、汽车和烟机、塑料机械机器人等细分行业。在今年的前三季度,倍福的运动控制业务仍然保持了高速的增长,在很多领域还实现了新的突破。
倍福的竞争优势集中体现在:开放的平台、创新的产品、良好的技术服务。倍福基于PC、IoT和EtherCAT的开放性运动控制平台,为客户实现工业4.0而量身订做,独特的产品加上良好的技术服务,在多年深耕本土市场后获得了众多用户的信任和认可。此外,倍福面向未来的编程软件TwinCAT3更是如虎添翼,创新的产品如XFC、XTS,引领了一次次变革,这些创新技术针对本土的行业方案有效地解决了客户的后顾之忧。
在做好技术沉淀的同时,为了更好地服务客户,倍福还通过提供面向各行业的系统方案来推动伺服系统的应用,为用户带来了更大的信心与便利。例如,倍福的CNC解决方案提供了CNC、PLC和NC功能,适于激光切割、磨床、木工、加工中心以及最复杂曲面的加工,可以轻易完成激光切割中的随动控制、光路补偿、蛙跳、扫描切割、功率控制等功能;另外,还可同时为周边设备提供控制功能,如冲激复合生产线,上下料物流设备等,实现以上产线功能只需要一台装有TwinCAT软件的PC即可,简化了主控部分的硬件配置,节约了成本和空间。更重要的是,由于系统的开放性,设备开发商能够把自己的工艺积累融入到控制系统中去,打造个性化的软件和设备,提高附加值,增强在市场中的竞争力。
倍福开发的TwinCATNC软件自带凸轮功能、张力控制等高级运动控制功能,XFC技术充分利用了PC强大运算功能和EtherCAT的实时性,确保了极短的循环时间,通过对色标快速精确的响应,提高光标检测精度,使集成的套色系统成为可能。基于PackML技术的包装设备模板程序可封装这些功能,能够满足包装和印刷机械开发的所有要求。倍福还提供了完全符合“卫生型设计”标准的全系列产品,能满足最严格的卫生和洁净室要求。产品的开放性、灵活性和小巧的体积使倍福系统成了消费电子行业的最佳选择。TwinCAT运动学功能库包含了用于控制Delta、Scara、六关节、Hbox、六自由度平台等机器人机构的运动学功能块,机器人、PLC、设备控制只需共用一个CPU,节省了通讯时间和成本。塑机Framework软件、XMold和eMold基于成熟的TwinCAT软件,包含注塑机和吹塑机所需的所有标准功能,为塑机提供了完整的解决方案基于EtherCAT、高性能工业PC和塑机行业专用方案能够显著提升效率,减少了对材料的浪费。
图1倍福开发的TwinCAT3编程软件
倍福XTS磁悬浮输送系统
在今年工博会上,倍福重点展出的是XTS系统、一根电缆技术、包括OCT和EtherCATP、EJ模块、伺服控制模块以及部分行业解决方案,如机器人技术以及CNC技术、金属加工方案、包装解决方案等。
以XTS磁悬浮输送系统为例,这是一种智能设备,集成了旋转型伺服电机和直线电机的优点,由于采用软件来替代机械功能,将机械和电气有机结合,即将给业内带来革命性的变化。它改变了机器设计的理念,使机器更为模块化,提高了柔性,在包装、烟草、半导体、电子装配等领域有非常大的市场潜力,是倍福面向智能制造推出的拳头产品之一。一根电缆技术和EJ模块可以有效降低接线工作量,减少出错可能,并且系统还集成了安全功能的伺服控制模块,只有12mm宽,大大降低电柜体积,有效提高了设备的安全性,尤其适合消费电子行业。
图2倍福XTS磁悬浮输送系统示意图
展望未来,伺服系统软件上的功能将越来越先进,如集成自动惯量测定、参数自适应及整定、伯得图、观测器、预防性维护等功能,方便用户进行机械分析和优化;同时电机选型软件功能越来越强,更为智能。而在硬件开发上的趋势包括:设备的运算能力更快、高度集成、体积更小巧(如倍福推出集成STO安全功能的伺服模块);功率器件如IGBT的开关频率更快、控制周期更短(如倍福新一代伺服AX8000速度环控制周期低至16微秒);编码器全数字化、精度和分辨率越来越高;普遍将采用一根电缆技术,采用功耗更低的电机设计和绕线技术,如凸极电机;直线电机和直驱电机的应用将更为广泛等等。随着智能制造技术的推进,很多机械功能会逐步为软件功能所替代,未来的机电系统将趋向模块化。例如倍福XTS智能传输系统可以显著减少设备体积和装配时间,使机械系统更加柔性,适应个性化快速换单生产的需要,彻底颠覆传统的机械设计理念。2016年,倍福将继续保持在运动控制业务领域的高速增长,巩固在金属加工、消费电子等行业的优势地位,并进一步加大在其他传统如包装、汽车等行业的业务开拓力度。