導語
貝加萊一直以解決方案為用戶帶來額外的價值，在很多應用場景里，借助于其領先的控制系統架構設計，以及高級語言編程的支持下，采用通用的控制器替代了傳統的專用系統。解決方案價值正在于發揮架構之精妙，塑造機器整體“巧”實力。
為何會產生專用系統？
必須承認，術業有專攻，專用的系統主要通過其工藝價值而存在，如印刷的套色、棉紡中的自調勻整、配料與稱重系統、糾偏、燃氣輪機的點火控制、工程機械中防傾翻，乃至CNC和機器人系統，都屬于專用系統。
機器通常采用嵌入式系統，如PLC，采用硬件電路處理邏輯為主的任務，而隨著機器的速度不斷提升，需要機器能夠處理高速采樣及回路調節（如溫度、速度、壓力閉環類），并通過物理或數據方式對工藝進行建模，以增強機器材料工藝適配性。物理建模的函數復雜性，數據建模對于數據存儲，顯示的需求，使得傳統的PLC無法勝任，因此，基于專用的高速硬件（DSP/FPGA）或PC運行復雜工藝的專用系統應運而生。
專用系統的核心仍然在“知識”的積累，以軟件形式存在的工藝Know-How，但由于處于較為細分市場，因此硬件成本批量小而因此往往成本較高，也迫不得已選擇封閉的架構來保護工藝Konow-How。
PLC早已不是那個PLC
不過，對于傳統PLC干不了的復雜算法與高速任務而產生專用系統這個問題，并非所有PLC干不了。例如，貝加萊，早在90年代2000系列PLC，其控制器即采用MC68K及后Intel X86架構的處理器，其芯片組包含了用于浮點運算的協處理器，并支持定性分時多任務的操作系統，這個架構使得PLC支持復雜函數計算和高級語言編程能力。并有Power Panel集成PLC和HMI一體的控制器、Windows+RTOS的工業PC控制器，而自2004年推出的X20系列目前發展到更強Core i，Appollo Lake級處理器，如圖1所示。
圖1-貝加萊控制系統架發展
緊隨IT技術的發展，這使得貝加萊的PLC能夠通過一個通用的控制器架構來解決傳統需要專用系統或PLC+PC才能架構的任務。
案例：通用系統代替專用系統
貝加萊的PLC融合了傳統PLC的穩定可靠及實時任務處理，以及PC的算法與算力，進而獲得替代專用系統的潛質，通過幾個案例，我們即可看到其如何實現“通用替代專用”。
案例1：集成套色系統代替專用套色
套色問題是凹版印刷的關鍵問題，在紙張張力不同、印刷速度、加速度等變化下，紙張經過壓印力、烘干造成了變形，帶來顏色套準的精度難題。傳統的PLC的確無法解決這個問題，才有了價格昂貴的第三方套色系統，其單色價格高達數千美元。早在2003年，貝加萊即用PLC來替代專用的套色系統。其2005系列PLC采用了Intel Pentium III 500MHz處理器，運行支持多線程的RTOS，可以通過C編程來實現套色算法的集成。
圖2-凹版印刷機組結構
在印刷過程中，由于壓印力使得整個卷筒紙/薄膜被隔斷為不同的張力區間，并且，在印刷后每色經過烘干，以及環境溫度變化等，都會引發顏色的套色偏差。而套色控制是一種多變量耦合解耦算法，針對多個變量的輸入（溫度、紙張張力、速度/加速度等）并進行耦合其關聯關系，并解耦為獨立的版輥相位調整，進而實現顏色的套準。
圖3-印刷套色過程
當然，對于印刷機而言，除了套色，色標本身的檢測、收放卷的張力控制也是核心問題，通過這樣的系統創新，使得印刷機可以無需專用套色系統即可實現高速、高精度的套色控制。這一套色控制算法在PLC上運行，省了專用套色，為每臺機器節省數十萬的成本。
案例2：集吹瓶和壁厚控制為一體的吹瓶機解決方案
另一個典型例子就是壁厚控制問題，在吹瓶機控制中，需要針對瓶胚壁厚控制中需要用到三階貝塞爾曲線或B樣條曲線的算法控制，而這就需要控制器具有高級算法設計能力，[ZC1] 能夠處理這些復雜算法能力的控制器，并且，需要大的存儲能力來保存各種配方。
貝加萊的控制器本身具有高級語言支持能力，也具有大的存儲（可以多達數個GB的存儲能力），因此，對于壁厚，采用通用控制器來實現。而原來市場所需要的專用控制器本身一套就是這個系統的數倍價格，也因此，目前這些專用控制器在市場上也逐漸消失。
圖4-中空吹塑成型
圖5-壁厚控制技術
通過貝加萊的通用控制器而實現的壁厚控制算法，較之市場上的壁厚節省約10%的材料消耗，以家用飲水機5加侖塑料桶為例，在單機生產8小時/天，每周僅工作5天情況下，按照其速度，每年可以節省約9.8噸的塑料顆粒。
案例3：單一的CNC系統缺乏競爭力
在玻璃纖維、碳纖維的經編中，包括雙軸向/多軸向經編機的生產中，其鋪緯過程包含了多個角度的纖維鋪設，而這里包含了+20゜/-20゜，-45゜/45゜,-90゜/90゜多種角度的電機運動協同，如圖6所示為45度鋪緯，這些運動控制的會牽扯到CNC插補運算，而傳統的PLC則無法實現這個任務，因此，有些系統廠商即配置一套CNC系統來與PLC配合，而這個CNC系統僅發揮了其功能的非常小部分，因此，顯得不值。而貝加萊則采用了通用的PLC來實現了CNC+PLC運動控制的集成，通過配置CNC插補軟件庫來實現這些插補運算，并與定位同步控制在同一硬件和軟件架構中完成，因此，無需額外的CNC系統。
圖6-多軸向經編機的45度鋪緯示意圖
類似這樣的應用對于貝加萊而言非常多，包括采用通用PLC實現自調勻整算法、稱重算法、燙金跳步算法等。貝加萊控制器強大的運算能力、儲存能力、開放性，使得PLC具有專有系統的能力。在一些場合實現了通用系統集成了專有系統功能。從而省去省去“專用系統“，提高客戶產品的競爭力。
關于貝加萊
貝加萊是一家總部位于奧地利并在全球擁有分公司的創新型自動化企業。2017年7月，貝加萊成為ABB集團的機械自動化事業部。作為工業自動化領域的全球領導者，貝加萊將前沿技術與領先工程相結合，為幾乎每個行業的客戶提供面向機器與工廠自動化、運動控制、HMI和集成安全技術的完整解決方案。借助于OPC UA、POWERlink、openSAFETY等工業物聯網通信標準，以及強大的Automation Studio軟件開發平臺，貝加萊不斷重新定義自動化工程的未來。受簡化流程和超出客戶預期的承諾驅動，貝加萊始終保持創新精神并處于工業自動化領域的前沿。