軟件正在成為機(jī)器智能的重要構(gòu)成，而其中，運(yùn)動(dòng)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(gè)產(chǎn)線的集成，而因此，對(duì)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(jiǎn)化了機(jī)器的軟件開發(fā)。mapp技術(shù)由一個(gè)個(gè)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(dòng)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(cè)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(gè)自動(dòng)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(gè)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(jìng)爭(zhēng)力中。貝加萊保持與市場(chǎng)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(jiǎn)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(gè)mapp功能塊都經(jīng)過嚴(yán)格的多級(jí)測(cè)試，包括單獨(dú)測(cè)試和與其它功能塊配合測(cè)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(huì)自動(dòng)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(duì)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(gè)mapp功能塊都是一個(gè)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(gè)客戶或服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)mapp功能塊可以自動(dòng)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(gè)領(lǐng)域。其中mapp Motion中又包含了軸運(yùn)動(dòng)，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(dòng)控制編程
      mapp Motion是貝加萊為運(yùn)動(dòng)控制編程提供的一套全新方法，針對(duì)單軸運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單，有助于客戶更快速更容易地開發(fā)項(xiàng)目。
      作為針對(duì)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(gè)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(duì)所有ACOPOS驅(qū)動(dòng)進(jìn)行編程。

圖3 mappMotion可用于配置所有的ACOPOS驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)單實(shí)用，除了包含特定的驅(qū)動(dòng)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(gè)軸作為一個(gè)軸群進(jìn)行管理。這種方式在軸進(jìn)行常規(guī)動(dòng)作時(shí)非常有用，例如啟動(dòng)，復(fù)位或錯(cuò)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(dòng)器以及符合DS402協(xié)議的帶POWERLINK接口的第三方驅(qū)動(dòng)。對(duì)兩類驅(qū)動(dòng)在編程方式上并無二致。

圖4 符合DS402的第三方驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)潔。mapp功能塊中集成了針對(duì)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(dòng)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(gè)軸到五個(gè)軸，極大簡(jiǎn)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(gè)軸到五個(gè)軸，極大地簡(jiǎn)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(cè)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(dòng)態(tài)速度的抖動(dòng)范圍。
      mapp CNC功能塊通過平滑編程的輪廓線來限定抖動(dòng)范圍，使用最大誤差或者舍入長(zhǎng)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?dòng)范圍，不會(huì)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(zhǎng)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(jiǎn)化并加速應(yīng)用軟件的開發(fā)。
      在mapp Robotics中配置帶抖動(dòng)范圍的速度文檔，有助于降低機(jī)械抖動(dòng)。結(jié)構(gòu)化的動(dòng)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(dòng)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(cè)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(dòng)作不可超出此范圍。為了進(jìn)一步確保安全，還會(huì)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(cè)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(dòng)失效。
      通過新的推動(dòng)功能塊，用戶可以使用鍵盤或者操作桿對(duì)機(jī)器人進(jìn)行安全直觀的手動(dòng)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(dòng)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(dòng)鏈，提供機(jī)械模板。在Automation Studio開發(fā)環(huán)境中已經(jīng)有針對(duì)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(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(dòng)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(tái)上融合，令編程變得前所未有的簡(jiǎn)單。
      圖形化配置代替?zhèn)鹘y(tǒng)編程，既可以處理手動(dòng)操作也可以對(duì)運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)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(gè)變量實(shí)現(xiàn)一個(gè)小方案，也可以實(shí)現(xiàn)500個(gè)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(duì)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(tái)，每個(gè)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(dòng)化方案中獲取的寶貴經(jīng)驗(yàn)，性能可靠，讓因?yàn)槌绦蝈e(cuò)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(shì)，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(dòng)控制的編程前所未有的簡(jiǎn)單

mappMOTION分為軸控制、專業(yè)庫、行業(yè)應(yīng)用三個(gè)層級(jí)，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(dòng)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。

關(guān)于貝加萊
      貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團(tuán)的一個(gè)業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶提供機(jī)器與工廠自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強(qiáng)大的Automation Studio軟件開發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡(jiǎn)化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。
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