自信息化時代開啟的數(shù)十年里直至現(xiàn)在，無論是以現(xiàn)場總線為代表的工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，還是商業(yè)利益至上的技術(shù)壁壘，標(biāo)準(zhǔn)林立、互不兼容的排他性現(xiàn)實，為全球特別是中國的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，制造著越來越嚴(yán)重的信息共享障礙和轉(zhuǎn)型升級成本。中國制造想要實現(xiàn)自主可控，需要自己的工業(yè)總線技術(shù)。

以技術(shù)立社的固高科技，由香港科技大學(xué)三位在芯片、機器人和運動控制領(lǐng)域的國際知名學(xué)者共同創(chuàng)立，一直致力于運動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、機器視覺技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場總線，以及工業(yè)設(shè)備物聯(lián)云平臺五個方面的核心技術(shù)研究。經(jīng)過十多年鉆研與積累，固高科技陸續(xù)推出了自主知識產(chǎn)權(quán)的gLink-II總線及其配套產(chǎn)品，為我國實現(xiàn)全互聯(lián)智能制造提供了堅實的技術(shù)支撐。

固高科技副總經(jīng)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(yè)總線技術(shù)

固高科技為什么要自主研發(fā)glink總線技術(shù)？

“早期中國發(fā)展工業(yè)總線技術(shù)，就是為了便于現(xiàn)場設(shè)備連接，特別是遠(yuǎn)距離的設(shè)備連接。工業(yè)總線技術(shù)不光保證了信號傳輸?shù)目煽啃耘c高效率，也實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場的簡單布線?！惫谈呖萍几笨偨?jīng)理、固高系研究院院長呂恕說，“市場上主流的工業(yè)現(xiàn)場總線大都是外資品牌，中國要有自己的總線技術(shù)。固高創(chuàng)立之初的slogan就是：Control and Network of the Factory，并從2004年就對工業(yè)總線技術(shù)進(jìn)行布局。”

首先，在技術(shù)層面，固高科技定位在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，通過對國外主流品牌現(xiàn)場總線協(xié)議的分析，找到其中存在的共性和瓶頸問題，并以此著手進(jìn)行研究突破。

其次，在商業(yè)模式上，呂恕表示，“市場主流工業(yè)總線技術(shù)存在兩端封鎖（開發(fā)、應(yīng)用），使用成本極高，使得工業(yè)現(xiàn)場控制變得更加復(fù)雜，當(dāng)下很多的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊為了解決協(xié)議層的互聯(lián)互通，在轉(zhuǎn)換過程中帶來了很多信息延時、數(shù)據(jù)異步、采樣失真、帶寬降低等技術(shù)上的應(yīng)用障礙，使得整體工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)體系無法構(gòu)建。固高科技要做真正意義上的全互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺，實現(xiàn)自底向上高帶寬動態(tài)可觀可測可控的業(yè)務(wù)模式，以及自頂向下柔性可重構(gòu)的生態(tài)模式。”

為滿足客戶工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用，固高科技自主研發(fā)了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議gLink，目前該協(xié)議已經(jīng)升級到高性能千兆gLink-II。gLink-II采用環(huán)形冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余和鏈路冗余，保證了系統(tǒng)的高速實時響應(yīng)和大數(shù)據(jù)傳輸，提高了系統(tǒng)的通信可靠性。

診治“頑疾”，行業(yè)鋪設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)

能落地才是真創(chuàng)新。同樣，對于gLink總線技術(shù)而言，落地和應(yīng)用才是它真正能夠生根發(fā)芽的關(guān)鍵所在。如何與國外主流工業(yè)總線技術(shù)PK？固高科技選擇解決工業(yè)現(xiàn)場沉疴痼疾，突破行業(yè)技術(shù)壁壘。

“印刷行業(yè)是我們通過五六年的努力，實現(xiàn)gLink總線技術(shù)真正意義上大規(guī)模地深化應(yīng)用，并將該技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮到了極致?！眳嗡∨e例說，印刷行業(yè)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(shù)量眾多且系統(tǒng)響應(yīng)慢；同時在印染時，主軸線體處于高速運動狀態(tài)，如果多色印滾軸在微距離內(nèi)超高速同步控制不到位，印花質(zhì)量就馬上下來了。

gLink總線技術(shù)以千兆以太網(wǎng)、高通信帶寬進(jìn)行高速控制，保證一臺印刷機幾十個滾子作業(yè)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(tǒng)的可靠性；從站與主站保持溝通的同時采用多節(jié)點微秒級同步，單獨進(jìn)行誤差補償和張力調(diào)整，確保每個滾子作業(yè)軌跡的高精度，控制靈活性更強；支持從站與從站超帶寬數(shù)據(jù)采集與交互，實現(xiàn)環(huán)路數(shù)據(jù)納秒級事件觸發(fā)功能；gLink-II環(huán)形結(jié)構(gòu)避免單通路發(fā)生故障，影響印刷機正常運行，提高系統(tǒng)的安全性。

機器人行業(yè)，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(qū)控一體機在500kg重載機器人攪拌摩擦焊中的應(yīng)用。

攪拌摩擦焊是隨著鋁合金材料的應(yīng)用普及而發(fā)展起來的一種無填絲焊接工藝，它通過大功率電主軸驅(qū)動攪拌針在金屬材料內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)摩擦，產(chǎn)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(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)中推進(jìn)，由此產(chǎn)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(wěn)性和控制精度提出極高要求。目前，國內(nèi)攪拌摩擦焊機器人大多是進(jìn)口設(shè)備。

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

據(jù)介紹，GTRC系列大型機器人驅(qū)控一體是固高科技針對50kg~1500kg負(fù)載機器人所推出的驅(qū)動與控制一體化解決方案，它采用開放式、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、可重組設(shè)計。該驅(qū)控一體控制器與驅(qū)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(fā)的gLink高速總線實現(xiàn)全互聯(lián)。

“我們將GTRC系列大型機器人驅(qū)控一體機的運動控制做到了芯片級，軌跡規(guī)劃運算都放在底層芯片中，0.5ms內(nèi)作出運算，控制運動頻率，細(xì)化密度非常高，設(shè)備作業(yè)更加平穩(wěn)?！眲⒆诙Y說，500kg負(fù)載、臂展3m的大型機器人焊接空間曲線，軌跡控制精度達(dá)到0.3mm，重復(fù)定位精度達(dá)到0.04mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過項目指標(biāo)。

據(jù)呂恕介紹，固高科技gLink總線技術(shù)目前已經(jīng)在印刷、紡織、機器人、數(shù)控系統(tǒng)、半導(dǎo)體、激光加工、電子加工等行業(yè)形成突破，下一步將重點發(fā)力行業(yè)縱深應(yīng)用，立足解決行業(yè)痛點問題，進(jìn)一步提升自動化設(shè)備水平，引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

開放式架構(gòu)，客戶定制突破技術(shù)壁壘

想要突破工業(yè)總線技術(shù)在開發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)的兩端封鎖，固高科技gLink總線技術(shù)勢必要走開放平臺之路。

“每個行業(yè)、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(shù)壁壘。每一個應(yīng)用場景對于工業(yè)總線技術(shù)的需求是不同的，gLink總線技術(shù)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(shù)做成開放共享平臺，客戶才能利用你的技術(shù)開發(fā)更多的應(yīng)用落地，進(jìn)而實現(xiàn)未來的無限發(fā)展與延伸?！?/p>

以中高端數(shù)控機床為例，五軸數(shù)控機床多采用國外數(shù)控系統(tǒng)，這就面臨實際囧境：且不說價格高昂，高端數(shù)控系統(tǒng)對境外輸出設(shè)有限制，或直接禁止輸出，或不出售技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品；一旦機床位置發(fā)生移動需要提前報備，否則系統(tǒng)直接鎖死，無法使用；客戶雖然購買了通用型數(shù)控系統(tǒng)，但機械硬件容易被抄襲，競爭優(yōu)勢容易被復(fù)制，同質(zhì)化競爭嚴(yán)重。一系列“卡脖子”舉措，致使中國高端數(shù)控機床加工精度受限，其所加工的核心零部件質(zhì)量或不達(dá)標(biāo)，直接影響我國制造業(yè)整體水平。

為突破技術(shù)封鎖，固高科技推出了全互聯(lián)互通開放式數(shù)控系統(tǒng)。此舉得益于兩方面：其一，固高科技是國內(nèi)少數(shù)擁有成套核心技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)（控制器、伺服和主軸驅(qū)動、總線技術(shù)、云平臺技術(shù)等）和自主配套能力的數(shù)控系統(tǒng)廠商；其二，公司一直深耕數(shù)控和運動控制核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，該數(shù)控系統(tǒng)滿足中高端機床要求的高速、高精、復(fù)合、多軸聯(lián)動等控制，能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)替換。

“我們與客戶緊密合作，針對某些數(shù)控機床機型與客戶在算法、控制、工藝方面進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)，這些機型的加工性能和加工效率都實現(xiàn)了突破。”固高科技數(shù)控事業(yè)部經(jīng)理陳俊恒說，更重要的是固高科技會根據(jù)客戶需求，開放gLink的某些端口，方便客戶在全互聯(lián)互通開放式數(shù)控系統(tǒng)上做核心技術(shù)的二次開發(fā)，將老師傅的工藝變成數(shù)據(jù)參數(shù)寫入系統(tǒng)，而這正是國外數(shù)控系統(tǒng)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(yǎng)技術(shù)團隊，提升團隊的應(yīng)用開發(fā)能力。

“現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)不單單是單機的問題，需要與自動化上下料等關(guān)聯(lián)設(shè)備互聯(lián)互通?！标惪『阏f，采用gLink-II總線技術(shù)的全互聯(lián)互通開放式數(shù)控系統(tǒng)，可以滿足設(shè)備之間高速高實時的大數(shù)據(jù)交互，讓周邊設(shè)備的連接和控制更加簡單，更容易實現(xiàn)自動化；多節(jié)點微秒級同步、高速高精控制算法、前瞻預(yù)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(lián)動，如支持五軸聯(lián)動和RTCP刀尖跟隨功能，支持4通道加工，滿足復(fù)合機床的同步加工需求，可集成數(shù)控和機器人控制；在設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、遠(yuǎn)程維護(hù)方面亦能發(fā)揮功用。

受訪人：

固高科技副總經(jīng)理、固高系研究院院長呂恕

固高科技機器人事業(yè)部經(jīng)理 劉宗禮

固高科技數(shù)控事業(yè)部經(jīng)理 陳俊恒

工控小編說

國產(chǎn)替代路漫漫，固高科技gLink總線技術(shù)以潤物細(xì)無聲的方式在不同行業(yè)生根發(fā)芽。

一方面，固高科技以聚焦工業(yè)現(xiàn)場沉疴，打破開發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)的兩端封鎖，深耕垂直行業(yè)的方式縱向延展，帶給客戶的是以技術(shù)、工藝為導(dǎo)向的差異化競爭優(yōu)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(xì)分行業(yè)為國產(chǎn)控制系統(tǒng)的成長與崛起提供沃土。通過在不同行業(yè)的深耕與積累，國產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠在應(yīng)用的全面性上媲美國外控制系統(tǒng)。

當(dāng)然，這需要時間，而固高科技一直在路上。（文/gongkong張麗瑩）