一、復(fù)雜控制技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)之初考慮的是邏輯控制為主的應(yīng)用，它為替代繼電器回路控制做出了卓越不凡的貢獻(xiàn)，隨著數(shù)字通信技術(shù)、傳感器技術(shù)以及運(yùn)動控制技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，為機(jī)器的控制提供了更加靈活的設(shè)計(jì)能力，使得機(jī)器變得更加高效、靈活，以及產(chǎn)品品質(zhì)的提升，同時(shí)也對控制器技術(shù)提出了更高的要求，能夠同時(shí)處理運(yùn)動控制、復(fù)雜的機(jī)器工藝算法設(shè)計(jì)以及傳感器的高速檢測能力，B&R在1994年即洞察這一未來的發(fā)展而開發(fā)了PCC技術(shù)的控制器，它嵌入了Automation Runtime定性實(shí)時(shí)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，并且可以基于C的高級語言開發(fā)，對于運(yùn)動控制、復(fù)雜算法設(shè)計(jì)進(jìn)行了極大的改善，而今天包括了SIEMENS的T-CPU也是將運(yùn)動控制任務(wù)進(jìn)行了集成，而GE PAC概念同樣是面向復(fù)雜控制任務(wù)而設(shè)計(jì)。

一臺卷筒紙印刷機(jī)就將張力控制算法設(shè)計(jì)、套色算法設(shè)計(jì)的軟件進(jìn)行了集成，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的自動套色，而運(yùn)動控制各個獨(dú)立驅(qū)動單元則實(shí)現(xiàn)了電子齒輪比同步，使得印刷的質(zhì)量控制在+/-0.1mm以下。

二、軟件正在成為競爭的關(guān)鍵

在歐洲，OEM制造商越來越多的將其行業(yè)工藝知識的積累封裝起來以保護(hù)其知識產(chǎn)權(quán)，而硬件無法實(shí)現(xiàn)這些，軟件成為了一個容器-封裝行業(yè)Know-How，通過編譯后下載到PLC的CPU中執(zhí)行，經(jīng)過編譯的二進(jìn)制代碼無法被查看源代碼，這保障了其自身的獨(dú)特知識，程序安全并非是軟件封裝的唯一好處。

在各個機(jī)械制造領(lǐng)域，為什么進(jìn)口的設(shè)備銷售的價(jià)格非常高，而這不僅僅是因?yàn)槠錂C(jī)械的設(shè)計(jì)加工能力，更重要的在于其對行業(yè)控制工藝的深度了解，這些以軟件體現(xiàn)出來，例如在紡織機(jī)械的梳棉、并條、精梳機(jī)上的自勻整算法（Auto-Leveling System）,印刷機(jī)自動套色系統(tǒng)(Automatic Registration System),包裝機(jī)械的稱重算法、燙金機(jī)的跳步算法、張力控制模型設(shè)計(jì)，風(fēng)力發(fā)電里的功率控制算法，在數(shù)控折彎機(jī)里的折彎工藝路徑等。

昂貴的專用型控制器之所以在機(jī)械制造業(yè)里能夠大行其道在于其封裝的積累數(shù)十年的軟件算法在內(nèi)，而不是那些硬件的成本，而傳統(tǒng)的PLC無法實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)能力，這使得很多系統(tǒng)采用的是IPC進(jìn)行的控制，而PCC是一個集成了PLC和IPC優(yōu)點(diǎn)的產(chǎn)品，它能夠?qū)LC的穩(wěn)定性和IPC的豐富軟件實(shí)現(xiàn)能力集合起來，在未來的市場上能夠設(shè)計(jì)為專用型的控制器，而不失傳統(tǒng)PLC在邏輯任務(wù)方面的優(yōu)勢。

三，以太網(wǎng)正在成為未來的主流

在總線橫行的年代，有數(shù)十種不同的總線由不同的自動化廠商開發(fā)出來，使得客戶茫然，每個都在闡述他們的優(yōu)勢，而使得客戶無所適從，隨著商用Ethernet技術(shù)的發(fā)展，提供了豐富的低成本硬件和軟件支持能力，這使得以太網(wǎng)在自動化行業(yè)里的發(fā)展日新月異，然而，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)CSMA/CD模式在消除碰撞的同時(shí)也使得數(shù)據(jù)的確定性無法保證，不同的廠商開發(fā)了不同的技術(shù)來解決這一問題，目前具有代表性的包括PorfiNet RT、Ethernet POWERLINK、SERCOSIII、Ethernet IP等，其中Profinet IRT、SERCOSIII是基于ASIC技術(shù)的，這是一種私有技術(shù)，需要特殊的ASIC芯片來完成，而Ethernet POWERLINK和Ethernet IP則是基于同行的以太網(wǎng)芯片的軟件實(shí)現(xiàn)，這種方案具有靈活的實(shí)現(xiàn)方法，可運(yùn)行在不同的平臺上，而且具有低廉的成本，因?yàn)?，通用的芯片具有最前沿的技術(shù)同時(shí)卻擁有最低的價(jià)格，這就是IT業(yè)的現(xiàn)狀，最新的芯片往往具有最高的性價(jià)比。

四、獨(dú)立驅(qū)動技術(shù)

運(yùn)動控制對于實(shí)時(shí)通信技術(shù)的需求最為迫切，包括SIEMENS、B&R、Bosch Rexroth這樣的歐洲知名運(yùn)動控制廠商，其運(yùn)動控制理念是基于建立軸與軸之間的運(yùn)動關(guān)系，通過總線對虛擬主軸參數(shù)和運(yùn)動軸的參數(shù)進(jìn)行交換數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)各個伺服軸之間的電子齒輪或電子凸輪同步關(guān)系，這樣刷新的速率越高則能實(shí)現(xiàn)的控制精度也更高，對于印刷機(jī)械、包裝、紡織的印刷精度、包裝質(zhì)量和紗線成型質(zhì)量等具有非常重要的意義。

目前，各OEM機(jī)械制造商都大量的推出“獨(dú)立驅(qū)動技術(shù)“”電子軸““多電機(jī)傳動”的機(jī)器，如“無軸傳動凹版印刷機(jī)”“多單元漿紗機(jī)”“四電機(jī)傳動粗紗機(jī)”“經(jīng)編機(jī)電子橫移ELS”等等，這些都是獨(dú)立驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用，而實(shí)時(shí)通信技術(shù)和運(yùn)動控制技術(shù)的發(fā)展為這些技術(shù)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

獨(dú)立驅(qū)動技術(shù)對于機(jī)器最大的貢獻(xiàn)不僅僅是在機(jī)器的速度、精度，而更重要的表現(xiàn)在靈活性上，通過參數(shù)的調(diào)整，機(jī)器可以快速的換裝，與前面提到的軟件時(shí)代到來一樣，通過建模設(shè)計(jì)不同工況下的運(yùn)動關(guān)系模型，機(jī)器只需要設(shè)置參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)整和加工工藝序列，它的貢獻(xiàn)在于降低了由傳統(tǒng)人工調(diào)整帶來的誤差，依賴于人的經(jīng)驗(yàn)，而且它的調(diào)整更塊，極短時(shí)間內(nèi)即可完成，大量的節(jié)約了成本和機(jī)械模具的成本需求，時(shí)間的節(jié)省意味著客戶可以更快的接單生產(chǎn)，品質(zhì)的提升也意味著利潤。

五、設(shè)備互聯(lián)

設(shè)備互聯(lián)是對于大批量生產(chǎn)而言極其重要，例如：書籍的裝訂、牛奶、啤酒、飲料的灌裝，嬰兒紙尿褲的生產(chǎn)、棉紡紗線的生產(chǎn)這些大量生產(chǎn)而言，效率非常重要，在某些時(shí)候，時(shí)間意味著利潤。

今天，IT技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代管理技術(shù)如精益生產(chǎn)(Lean Production),CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造)，MES(制造執(zhí)行系統(tǒng)),PLM(產(chǎn)品生命周期管理)的應(yīng)用使得對設(shè)備互聯(lián)提出了更多的要求，設(shè)備互聯(lián)最重要的意義在于它使得整個工廠的生產(chǎn)融入到客戶管理系統(tǒng)（CRM）,供應(yīng)鏈系統(tǒng)(SCM),產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM），制造資源計(jì)劃(MRP),它能夠?qū)崿F(xiàn)整個企業(yè)運(yùn)行的持續(xù)動態(tài)數(shù)據(jù)優(yōu)化，以及為管理系統(tǒng)提供質(zhì)量追溯、工藝改善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，設(shè)備的互聯(lián)使得整個生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成一個整體能夠以一個統(tǒng)一的接口與整個企業(yè)的計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行連接。

在牛奶包裝、飲料、啤酒灌裝生產(chǎn)中，吹瓶、清洗、灌裝、旋蓋、貼標(biāo)、熱膜包裝、碼垛、裝箱、自動化倉庫整個被集成起來，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的連續(xù)性，傳統(tǒng)的從一個機(jī)器到另一個機(jī)器由于中轉(zhuǎn)而無法提高效率，并且整個生產(chǎn)過程處于嚴(yán)格監(jiān)控狀態(tài)，每個影響質(zhì)量和效率的因素都將被采集到數(shù)據(jù)系統(tǒng)，由工藝分析師進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)工藝的改善來提高效率和品質(zhì)。同樣在印后加工中，折頁、配頁、膠訂、打碼、燙金、壓痕、輸送、三邊切、碼垛、捆扎多個單元被連接，實(shí)現(xiàn)整個書籍裝訂的快速生產(chǎn)，從紙張到書籍的過程被大大縮短，對于衛(wèi)生巾和嬰兒止尿褲的生產(chǎn)同樣如此，開卷、壓花壓痕、涂膠壓合、理片、碼垛、包裝、裝箱整個流程被集成起來。

設(shè)備更多的互聯(lián)將帶來生產(chǎn)的更加高效，對控制器的要求也更高，如何實(shí)現(xiàn)開放的系統(tǒng)連接？如何規(guī)劃軟件的模塊化設(shè)計(jì)來滿足機(jī)器被柔性的連接？這些都是OEM制造業(yè)的課題。

OEM的自動化技術(shù)正在向著復(fù)雜控制、互聯(lián)、獨(dú)立驅(qū)動的方向發(fā)展，自動化供應(yīng)商必須為此提供整體的解決方案，實(shí)現(xiàn)快速的系統(tǒng)集成、軟件的封裝能力才能應(yīng)對越來越變化的客戶需求。