軟件正在成為機(jī)器智能的重要構(gòu)成，而其中，運(yùn)動控制是機(jī)器生產(chǎn)靈活性的重要實(shí)現(xiàn)手段，通過參數(shù)設(shè)定，機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)變化的生產(chǎn)能力，在智能時(shí)代，機(jī)器將變得更為復(fù)雜，基于定位與同步控制、CNC和機(jī)器人的集成，實(shí)現(xiàn)整個產(chǎn)線的集成，而因此，對于機(jī)器的控制本身軟件的能力則提出了新的要求。
兩年前，貝加萊推出mapp技術(shù)，極大簡化了機(jī)器的軟件開發(fā)。mapp技術(shù)由一個個單獨(dú)封裝的功能塊組成，程序開發(fā)員通過拖放鼠標(biāo)的方式，將所需mapp功能塊移動至應(yīng)用程序，然后進(jìn)行圖形化配置即可。獨(dú)立的LIAM研究所通過可觀測量，發(fā)現(xiàn)采用mapp技術(shù)可以省去80%的源代碼，平均節(jié)約67%的開發(fā)時(shí)間。這一技術(shù)驚喜了整個自動化世界。
圖1 使用mapp技術(shù)平均節(jié)約67%的開發(fā)時(shí)間
從未止步，貝加萊致力于開發(fā)帶有現(xiàn)成功能塊的高質(zhì)量軟件
自mapp推出以來，貝加萊從來沒有停止開發(fā)的腳步。最初的70多個功能塊讓許多OEM廠商受益，將關(guān)注點(diǎn)從繁復(fù)的編程中解放出來，更多地投入到自身產(chǎn)品的核心競爭力中。貝加萊保持與市場的密切配合，持續(xù)擴(kuò)展其軟件框架，不斷提高軟件質(zhì)量。
mapp功能塊的預(yù)編碼功能讓開發(fā)者能夠簡單快速地進(jìn)行配置。除了如配方管理、用戶管理這樣的基本功能，mapp還繼續(xù)提供復(fù)雜的控制算法，如液壓應(yīng)用，安全功能等。
每一個mapp功能塊都經(jīng)過嚴(yán)格的多級測試，包括單獨(dú)測試和與其它功能塊配合測試，從而確保軟件質(zhì)量。新開發(fā)的功能塊可以用在不同的軟件版本中，所有數(shù)據(jù)會自動釋放到不同版本的軟件里，使客戶不用操心軟件的版本。
mapp針對所有技術(shù)的軟件功能塊有統(tǒng)一的傳輸結(jié)果。無論是報(bào)警處理，還是軸控制，甚或是復(fù)雜的液壓控制環(huán)，統(tǒng)一的接口使得進(jìn)行mapp功能配置時(shí)只需要點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)，非常便捷。
每一個mapp功能塊都是一個完備的單元，可以使用 IEC 61131編程語言，C語言及C++語言。通過mapp Link，一個客戶或服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中的多個mapp功能塊可以自動連接，無需編寫代碼就能共享必要的數(shù)據(jù)，從而讓客戶從繁復(fù)的編程和軟件維護(hù)中解放出來。
目前，貝加萊推出的mapp功能塊涉及mapp View，mapp Services，mapp Motion和mapp Control四個領(lǐng)域。其中mapp Motion中又包含了軸運(yùn)動，CNC和機(jī)器人三部分。
圖2 日趨豐富的mapp功能塊
便捷的運(yùn)動控制編程
mapp Motion是貝加萊為運(yùn)動控制編程提供的一套全新方法，針對單軸運(yùn)動控制，CNC控制以及機(jī)器人應(yīng)用。作為mapp軟件架構(gòu)的一部分，新的mappMotion功能塊配置起來同樣簡單，有助于客戶更快速更容易地開發(fā)項(xiàng)目。
作為針對單軸（mapp Axis）、軸群，即機(jī)器人（mappRobotics）和CNC通道（mappCNC）的整體方法，mapp Motion為上述不同應(yīng)用提供統(tǒng)一的控制方式。在一個應(yīng)用中，不同控制部分可以自由結(jié)合。再加上可以使用符合PLCopen Part 1或Part 4 的功能塊，mapp Motion可用來對所有ACOPOS驅(qū)動進(jìn)行編程。
圖3 mappMotion可用于配置所有的ACOPOS驅(qū)動產(chǎn)品
單軸定位更容易——mapp Axis
使用mapp Axis，貝加萊為單軸定位任務(wù)提供了快速簡單的編程方法。在Automation Studio中，mapp Axis提供完整的用于典型單軸應(yīng)用的預(yù)編碼模塊，如集成報(bào)警處理和軸連接。功能塊配置起來簡單實(shí)用，除了包含特定的驅(qū)動設(shè)定，還包含開發(fā)者需要知道的相關(guān)信息，例如，軸用在哪里以及用來做什么。
貝加萊在系統(tǒng)中將多個軸作為一個軸群進(jìn)行管理。這種方式在軸進(jìn)行常規(guī)動作時(shí)非常有用，例如啟動，復(fù)位或錯誤處理。在項(xiàng)目編程中，軸管理獨(dú)立于軸的數(shù)量和使用類型。
mapp Axis支持所有貝加萊驅(qū)動器以及符合DS402協(xié)議的帶POWERLINK接口的第三方驅(qū)動。對兩類驅(qū)動在編程方式上并無二致。
圖4 符合DS402的第三方驅(qū)動器被集成在Automation Studio中，可以使用mapp Axis進(jìn)行配置
強(qiáng)大，靈活，可靠的CNC應(yīng)用——mapp CNC
通過mapp CNC，貝加萊讓CNC機(jī)器的開發(fā)變得清晰簡潔。mapp功能塊中集成了針對基本機(jī)械系統(tǒng)（如磨床，車床等）的預(yù)編程CNC控制功能，極大地加速了機(jī)器的開發(fā)進(jìn)程。
在Automation Studio中通過模塊配置可以添加新功能，包括幾何性能和動力性能。同時(shí)，還能關(guān)閉不用的功能，使控制器的性能最大化。除此以外，客戶也可以將自行開發(fā)的擴(kuò)展功能集成到mapp CNC中。
mapp CNC具有高效通用的優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)電一體化模板中，貝加萊為通用的CNC機(jī)器提供現(xiàn)成的配置，從三個軸到五個軸，極大簡化項(xiàng)目開發(fā)的過程。除了mapp功能塊，項(xiàng)目開發(fā)者還可以使用滿足PLCopen標(biāo)準(zhǔn)的功能塊，操作起來同樣方便。
圖5貝加萊為通用的CNC機(jī)器提供現(xiàn)成的配置，從三個軸到五個軸，極大地簡化了項(xiàng)目開發(fā)
通過mapp CNC來進(jìn)行開發(fā)，貝加萊擴(kuò)展了CNC應(yīng)用的功能范圍。開發(fā)者可以選擇在G代碼或者結(jié)構(gòu)化文本（滿足IEC 61131-3）中寫CNC應(yīng)用程序。還可以靈活地添加貝加萊路徑解決方案，用以適應(yīng)從兩軸系統(tǒng)到五軸系統(tǒng)的CNC機(jī)器。例如，采用集成在路徑控制解決方案中的工具軸功能，可以更容易地配置車床的恒定切削速度，每轉(zhuǎn)喂料及螺紋切削等。
新的mapp模塊提供一系列最優(yōu)路徑規(guī)劃功能，例如完全集成的帶瓶頸檢測工具半徑補(bǔ)償或更快的項(xiàng)目仿真。在保護(hù)機(jī)械系統(tǒng)的同時(shí)，為進(jìn)一步優(yōu)化時(shí)間，設(shè)定了動態(tài)速度的抖動范圍。
mapp CNC功能塊通過平滑編程的輪廓線來限定抖動范圍，使用最大誤差或者舍入長度參數(shù)來配置位置區(qū)域間被明確定義的幾何傳輸。這樣就能設(shè)定圓弧-線或圓弧-圓弧傳輸?shù)亩秳臃秶?，不會造成停頓。
圖6 通過配置幾何傳輸?shù)膮?shù)（如最大誤差，舍入長度）來實(shí)現(xiàn)路徑平滑
更多功能，更多選擇——mapp Robotics
貝加萊開發(fā)了許多用于機(jī)器人應(yīng)用的新功能塊，這些功能塊可以為機(jī)器人開發(fā)提供額外的選擇，在Automation Studio中即可調(diào)用。mapp Robotics為機(jī)器人編程提供直觀實(shí)用的方式，簡化并加速應(yīng)用軟件的開發(fā)。
在mapp Robotics中配置帶抖動范圍的速度文檔，有助于降低機(jī)械抖動。結(jié)構(gòu)化的動力模塊可以提高路徑精度，計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)中所使用驅(qū)動器的前饋扭矩值，優(yōu)化路徑規(guī)劃的時(shí)間。
貝加萊Automation Studio還提供特殊的功能塊來監(jiān)測機(jī)器人是否處于安全的工作區(qū)域。在定義了工作區(qū)域后，機(jī)器人的動作不可超出此范圍。為了進(jìn)一步確保安全，還會限定周圍的某塊區(qū)域是機(jī)器人不可越入的。然后通過mapp Robotics配置監(jiān)測功能，就可以防止機(jī)器人自身沖突，以及與同一工作區(qū)域內(nèi)其他機(jī)器人的沖突。任何可能造成機(jī)器人離開許可工作區(qū)域的指令都將自動失效。
通過新的推動功能塊，用戶可以使用鍵盤或者操作桿對機(jī)器人進(jìn)行安全直觀的手動操作。這類功能塊特別重視快速響應(yīng)時(shí)間。至于與安全相關(guān)的那些限定值，如工作區(qū)域界限或者速度限定，手動操作與常規(guī)操作無異。
貝加萊同樣為通用配置，如標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動鏈，提供機(jī)械模板。在Automation Studio開發(fā)環(huán)境中已經(jīng)有針對特定機(jī)器人模型的現(xiàn)成參數(shù)設(shè)定，包括緯度參數(shù)，動態(tài)響應(yīng)參數(shù)，從而大大縮短配置所需的時(shí)間。
除了mapp功能塊，應(yīng)用開發(fā)者也可以使用滿足PLCopen Part 4 的功能塊。開發(fā)者可以選擇將機(jī)器人應(yīng)用寫成結(jié)構(gòu)化文本（符合 IEC 61131-3）或者G代碼。在機(jī)器人的編程中，也可采用貝加萊路徑控制解決方案，以滿足簡單的SCARA機(jī)器人和關(guān)節(jié)臂機(jī)器人應(yīng)用，以及復(fù)雜的多機(jī)器人同步應(yīng)用。
與mapp Motion中的其它功能塊一樣，客戶可以在mapp Robotics中添加自行開發(fā)的模塊來擴(kuò)展功能，同時(shí)關(guān)閉不用的功能使控制器的性能最大化。
圖7 mappRobotics提供直觀實(shí)用的機(jī)器人編程方式，大大簡化和加速應(yīng)用軟件的開發(fā)
mapp Motion帶來革命性的改變
作為貝加萊主打技術(shù)mapp Motion給運(yùn)動控制的編程帶來革命性的改變。預(yù)先配置的機(jī)械設(shè)計(jì)，技術(shù)功能塊和客戶自有技術(shù)在統(tǒng)一平臺上融合，令編程變得前所未有的簡單。
>> 圖形化配置代替?zhèn)鹘y(tǒng)編程，既可以處理手動操作也可以對運(yùn)動控制進(jìn)行診斷。
>> 獨(dú)立封裝的功能塊具有最大的開放性，模塊化的配置讓一切操作變得簡單方便。無論是低端機(jī)械還是高端設(shè)備都可以完美地應(yīng)用該技術(shù)。用戶可以按照實(shí)際需求，使用三個變量實(shí)現(xiàn)一個小方案，也可以實(shí)現(xiàn)500個以上變量的復(fù)雜機(jī)器。
>> 無縫集成，不受硬件供應(yīng)商的限制，同時(shí)兼容用戶自行開發(fā)的程序，進(jìn)一步擴(kuò)展功能。
由于基本的功能已經(jīng)預(yù)先包含在功能塊中，只需要針對不同的項(xiàng)目進(jìn)行配置，因此項(xiàng)目的開發(fā)變得更快，維護(hù)變得更容易。mapp Motion的API獨(dú)立于硬件和技術(shù)平臺，每個應(yīng)用程序都可以在循環(huán)位置序列中或不同機(jī)器上被重復(fù)使用，大大降低了客戶的投資風(fēng)險(xiǎn)。mapp功能塊得益于貝加萊從全球各地成千上萬自動化方案中獲取的寶貴經(jīng)驗(yàn)，性能可靠，讓因?yàn)槌绦蝈e誤導(dǎo)致的機(jī)器停車成為過去。致力于機(jī)械模塊化的mapp為工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型提供決定性優(yōu)勢，最大限度地降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軟件的門檻。
圖8 mapp Motion讓運(yùn)動控制的編程前所未有的簡單
mappMOTION分為軸控制、專業(yè)庫、行業(yè)應(yīng)用三個層級，與mapp的基礎(chǔ)庫一同，為機(jī)器快速開發(fā)建立了新標(biāo)桿。
mapp技術(shù)代表著自動化技術(shù)正在朝著“軟件集成”的方向發(fā)展，基于mappMOTION可以為機(jī)器的靈活性生產(chǎn)和快速開發(fā)提供便捷的通道。