在运动中日趋完美

对国外发达国家而言，运动控制技术已相对成熟稳定，但在国内却发展较晚，为数不多的国内控制器生产商只有三到五年的技术储备。一 些从贸易公司成功转型为技术公司的企业正在这一领域逐步发展壮大， 成都步进机电有限公司（以下简称“成都步进”）就是一例。

　　这个来自西部“天府之国”的企业在运动控制领域进行着默默的耕耘，并且收获颇多。这是一个年轻的企业，注定她有更高远的目标。

　　国内运动控制行业现状和发展趋势如何？ 国产品牌如何才能在竞争中变被动为住动？ 成都步进如何实现企业的梦想？拥有英国谢菲尔德大学工商行政管理硕士学位的成都步进机电有限公司总经理赵钧先生（以下简称“赵总”）在接受采访时给了我们完整的答案。

成都步进机电有限公司总经理赵钧先生

在市场竞争中，锐意进取

　　成都步进自 1997 年成立以来，倾力投入于运动控制产品的推广应用及研制开发。历经 8 年的执着使成都步进已从一个本地贸易公司发展为一家以技术为依托的全国性专业运动控制器公司；同时，成都步进还是在国内行业中最早推广精密步进伺服的公司之一。为客户提供以运动控制器为核心的全套运动控制解决方案是成都步进不懈努力的方向；成为国内外一流的专业运动控制公司是成都步进不变的目标。

　　据赵总介绍，成都步进的巨大发展潜力还体现在人员的年龄结构和知识结构上：公司平均年龄仅为 30 岁左右，而 40% 的员工获得博士或硕士学位，一个年轻团队强烈的进取心和客户的满意度共同构成了公司发展的源动力。

把握市场先机 造就产业辉煌

　　成都步进从 2000 年开始研发 MPC 系列运动控制器，到目前为止已经开发出 MPC01 、 MPC02 、 MPC03 、 MPC04 、 MPC05 等产品。其中， MPC03 、 MPC04 、 MPC05 三种产品都基于先进的 DSP 、 FPGA 技术开发。从接口方式来看，涵盖了基于 PC 机 ISA 总线、 PCI 总线和独立式脱机控制器等多种形式，从应用来看，涵盖了点位运动控制、连续轨迹运动控制和同步运动控制等诸多领域。 MPC 系列运动控制器已广泛应用于大幅面高速激光雕刻和切割设备、三坐标测量仪、 PCB 数控钻铣设备、 纺织机械 、包装机械等多种自动化设备。

　　值得一提的是，成都步进从 2002 年开始接触激光加工行业，在深入了解激光加工行业的技术现状和工艺特点的基础上，于 2003 年将 MPC03 运动控制卡成功应用于激光切割、激光雕刻和激光打标等行业。目前在国内的市场占有率领先于其它同类产品。主要技术优势包括：

1 、国内领先水平的“位置比较输出”功能完美解决了困扰激光雕刻机行业的高速雕刻错位的问题。从此提高雕刻速度的瓶颈问题已经从控制系统转移到机械结构。目前国产激光雕刻机的雕刻速度已经达到业内领先水平。

2 、独特的“速度前瞻算法”和“轨迹拟合算法”使切割过程更加平稳，运动速度更快，大大提高了机器运行效率。进一步将激光加工设备的应用领域拓展到服装加工领域。目前国产激光机的切割速度（曲线）已经达到业内领先水平。

3 、先进的“同步跟踪控制”功能使激光的输出功率值同步跟踪激光头移动速度，功率值与速度同步变化，保证在变速切割过程中加工效果保持一致。

4 、先进的“ PWM 信号控制激光功率”的功能使对激光功率调整的实时性大大增强， 360 度坡度雕刻功能轻松实现。

5 、独有的“运动轨迹与电机特性自适应”功能成功解决了在机械系统刚性不高的场合下，高速切割直径在 3mm 以下的小圆的变形问题，达到国内领先水平。

　　2005 年，成都步进又基于 DSP 和 FPGA 技术成功开发出独立式运动控制器，并将首先应用于激光行业。成都步进将加强和欧美著名运动控制公司的紧密合作，推出一些适合国内市场特点的运动控制产品。如为雕刻、切割等行业提供高度集成功能模块的英国 NEE 独立式多轴运动控制器；具有强大同步控制功能的英国 T rio 运动控制器；以及集控制、驱动和电机于一体的丹麦 JVL 一体化伺服系统。

抓住核心，做精做尖

　　控制器是运动控制系统的核心并直接决定着该系统的功能和性能。运动控制器较为直观的一种分类方式是把它分为基于 PC 的控制器和独立式控制器。前者可充分利用计算机各种通用软硬件平台和强大的兼容性，而后者用于许多工作时无需计算机参与的应用场合并可一定程度地提高系统的专用性和可靠性。需要说明的是，几乎所有的独立式控制器是指工作时独立于计算机，而并非完全脱离计算机的参与。实际上大多数独立式控制器（特别是用于单机设备的控制器）给客户提供的是一套代码生成系统和一个代码执行器：这个代码生成系统一般在计算机上运行以生成代码并传输到控制器的存储单元，然后再予以执行。

　　还有一种观点是把运动控制器按应用分为单机设备控制器和分布式控制器：前者一般控制轴数不多，但需要贴近具体行业的工艺特点并紧密结合其它领域技术（如图像处理等）；后者一般支持多种现场总线，并结合逻辑控制而实现多种运动形式（典型应用于自动化生产线）。在欧美发达国家，两种应用的控制器都较为常见；而国内绝大部分运动控制器用于单机设备。这是由于国内生产线自动化程度不高所造成的。

　　赵总说，运动控制器可从三个技术层面来剖析：应用软件层面，硬件层面和底层软件层面。

　　一般而言，大多数控制器为客户提供的是一个开发平台而应用软件正是基于这个平台上来开发。对不同特点的控制器，开发应用软件的难易程度有着很大的区别。对在一个技术水准上的控制器而言，柔性越强，开发应用软件的难度越大但开放性越好，反之亦然。比如有些控制器商甚至向客户开放 DSP 的源代码，这种超强柔性带来的负面影响是较长的二次开发周期和对开发人员技术能力的较高要求；而还有一些控制器商的产品可简单地用鼠标拖放 属性设置等简单操作来完成二次开发，当然这是以牺牲控制器的柔性作为代价。

　　控制器的硬件决定了它的运算处理速度，数据储存能力等因素。在这个环节上，除了适应具体市场要求还需要协调产品柔性和器件成本的矛盾。国内外行业较先进的硬件方案都是以 DSP 和 FPGA 作为核心技术。在这一环节上，国内外没有明显差别。

　　底层软件为控制器的核心，它除了完成插补、轨迹拟合等核心算法外，还会包含许多针对各种应用行业的专用功能模块。

　　随着国内工业自动化程度的提高，各种形式的运动控制器在国内各种应用场合无所不在：简单的单片机嵌入式系统，基于国外专用控制芯片的控制卡，利用 PC 的 IO 发脉冲的纯软件控制系统等等。但大多数控制器不是由专业运动控制器制造商提供。其主要原因有以下两点：

1 、在国内运动控制技术发展较晚，为数不多的国内控制器生产商只有三到五年的技术储备。这就造成了许多不同应用行业的技术人员涉足研制开发该行业的运动控制器；

2 、运动控制器的研制开发是一个和客户竞争的行业。一般机器设备制造商很少会自行

　　生产步进电机或伺服电机，但控制器是他们产品中的核心部分，所以他们会趋向于自行开发，从而将核心控制技术掌握在自己手中。这样，如果控制器厂商的产品没有一定的技术高度，就很可能被客户和市场遗弃。

　　但成都步进相信，随着专业运动控制器厂商在各种不同应用行业的持续积累，专业控制器厂商能够组合不同应用领域的各种技术特点以满足新的市场需求，从而帮助他们的客户缩短开发周期，增大产品竞争优势，最终大大增加自身的市场占有率。另外，整个运动控制行业的市场也将随中国制造业的飞速发展而持续增长。

技术上的差距让成都步进目标更清晰

　　国内运动控制器和进口产品相比，差距主要体现在两个方面：首先是底层软件的核心算法方面，其次是二次开发平台的易用性方面。

　　赵总介绍，运动控制器的技术分为三个层面：应用软件层面、硬件层面和底层软件层面。其中，控制器的硬件和底层软件由控制器的开发商为客户提供。 国内运动控制器所采用的硬件平台和国外产品相比基本上没有什么差距，有的甚至更加先进。但在对底层软件核心算法的研究方面，许多国外运动控制器制造商历尽多年的不断积累，提供许多先进的算法，如 伺服调节、样条插补、 PVT算法、 速度前瞻 和轨迹拟合，以及电子齿轮、电子凸轮、虚拟轴控制、高速色标采集、位置比较输出等同步控制算法。国内控制器在这些方面和国外产品相比还存在一些差距，有的甚至还处于起步阶段。

　　国外很多运动控制器都提供方便易用的二次开发平台。都面向应用行业提供了丰富的功能模块，将复杂的算法“打包”后提供给客户，降低对应用软件开发人员的要求；另外，国外许多运动控制器都提供易学易用的“代码编辑和生成系统”，提供简单明了的指令集，让使用者可以“望文生意”，在较短时间内掌握开发调试方法。

　　而国内大多数运动控制器，提供的开发工具都是一系列“动态链接库”的形式的运动函数，也缺乏专门的程序编译调试环境。都需要开发人员在 VB 、 VC 等高级语言中调用这些函数库，针对具体的应用要求进行二次开发，这需要开发人员首先要掌握这些编程工具，而且还需要具备一些 Windows 下的编程技巧，在一定程度上限制了产品推广。

　　面对这些差距，赵总表示 成都步进应该继续扎根应用行业，在不断解决各种行业应用问题的同时，发现一些共性的问题，对一些底层核心算法进行深入研究，不断积累；另外，成都步进还应该通过和国外运动控制公司的紧密合作，借鉴他们多年积累的经验，特别是在产品易用性方面的经验，逐步缩小同国外先进运动控制器在控制功能方面的差距，让更多的设备制造商用上功能强大、简单易用的 国产 运动控制器。

在运动中成都步进走的更高

　　对国外发达国家而言，运动控制技术已相对成熟稳定。这个领域的发展也许更多意义上取决于它和其它领域技术的有机结合。和很多行业类似，运动控制行业的发展可能会应验“分久必合，合久必分”这句中国老话。随着各种单一技术，单一产品的稳定成熟，必然有公司会将它们组合到一起去服务一个个应用领域从而提高其竞争优势。经历一段时间后，随着新的技术突破，这种组合又将妨碍生产力的发展，导致由合到分。

　　就全球运动控制行业而言，现在大的趋势是整合：做驱动的公司会考虑在驱动器上增加控制功能，而做控制器的公司又会考虑和驱动器公司配套合作，甚至 有些 被其收购。更值得一提的是，运动控制技术越来越多地被整合在自动化控制这个更大的平台上发展。美国 MEI, 英国 NEE 和德国 Berger Lahr 等运动控制公司相继被全球性自动化公司收购就又是一些整合的例证。

　　赵总表示，为客户提供以运动控制器为核心的全套运动控制解决方案是成都步进不懈努力的方向；成为国内外一流的专业运动控制公司是成都步进不变的目标。成都步进将继续扎根一个个运动控制应用行业并充分和国外同行在市场技术等方面紧密合作，为行业客户提供最优的方案和性价比最高的产品