自信息化時代開啟的數十年里直至現在，無論是以現場總線為代表的工業(yè)信息網絡，還是商業(yè)利益至上的技術壁壘，標準林立、互不兼容的排他性現實，為全球特別是中國的工業(yè)產業(yè)，制造著越來越嚴重的信息共享障礙和轉型升級成本。中國制造想要實現自主可控，需要自己的工業(yè)總線技術。

以技術立社的固高科技，由香港科技大學三位在芯片、機器人和運動控制領域的國際知名學者共同創(chuàng)立，一直致力于運動控制技術、伺服驅動技術、機器視覺技術、工業(yè)現場總線，以及工業(yè)設備物聯(lián)云平臺五個方面的核心技術研究。經過十多年鉆研與積累，固高科技陸續(xù)推出了自主知識產權的gLink-II總線及其配套產品，為我國實現全互聯(lián)智能制造提供了堅實的技術支撐。

固高科技副總經理、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

固高科技為什么要自主研發(fā)glink總線技術？

“早期中國發(fā)展工業(yè)總線技術，就是為了便于現場設備連接，特別是遠距離的設備連接。工業(yè)總線技術不光保證了信號傳輸的可靠性與高效率，也實現了工業(yè)現場的簡單布線。”固高科技副總經理、固高系研究院院長呂恕說，“市場上主流的工業(yè)現場總線大都是外資品牌，中國要有自己的總線技術。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)總線技術進行布局?！?/p>

首先，在技術層面，固高科技定位在工業(yè)網絡通訊協(xié)議，通過對國外主流品牌現場總線協(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)總線技術存在兩端封鎖（開發(fā)、應用），使用成本極高，使得工業(yè)現場控制變得更加復雜，當下很多的協(xié)議轉換模塊為了解決協(xié)議層的互聯(lián)互通，在轉換過程中帶來了很多信息延時、數據異步、采樣失真、帶寬降低等技術上的應用障礙，使得整體工業(yè)互聯(lián)網的生態(tài)體系無法構建。固高科技要做真正意義上的全互聯(lián)網絡技術平臺，實現自底向上高帶寬動態(tài)可觀可測可控的業(yè)務模式，以及自頂向下柔性可重構的生態(tài)模式?！?/p>

為滿足客戶工業(yè)現場應用，固高科技自主研發(fā)了網絡協(xié)議gLink，目前該協(xié)議已經升級到高性能千兆gLink-II。gLink-II采用環(huán)形冗余拓撲結構，實現數據冗余和鏈路冗余，保證了系統(tǒng)的高速實時響應和大數據傳輸，提高了系統(tǒng)的通信可靠性。

診治“頑疾”，行業(yè)鋪設穩(wěn)步推進

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

“印刷行業(yè)是我們通過五六年的努力，實現gLink總線技術真正意義上大規(guī)模地深化應用，并將該技術優(yōu)勢發(fā)揮到了極致。”呂恕舉例說，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，線纜數量眾多且系統(tǒng)響應慢；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超高速同步控制不到位，印花質量就馬上下來了。

gLink總線技術以千兆以太網、高通信帶寬進行高速控制，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，單獨進行誤差補償和張力調整，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據采集與交互，實現環(huán)路數據納秒級事件觸發(fā)功能；gLink-II環(huán)形結構避免單通路發(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系列大型機器人驅控一體機在500kg重載機器人攪拌摩擦焊中的應用。

攪拌摩擦焊是隨著鋁合金材料的應用普及而發(fā)展起來的一種無填絲焊接工藝，它通過大功率電主軸驅動攪拌針在金屬材料內部高速旋轉摩擦，產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部高速旋轉中推進，由此產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，國內攪拌摩擦焊機器人大多是進口設備。

“我們與國內知名機器人廠家聯(lián)合設計開發(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總線的技術特性?！惫谈呖萍紮C器人事業(yè)部經理劉宗禮介紹說，該系統(tǒng)采用3臺GTRC系列大型機器人驅控電柜，劃分不同組別，利用gLink總線技術對等通信功能，實現對六軸機器人、龍門變位機、電主軸、三維視覺驅動共計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系。

據介紹，GTRC系列大型機器人驅控一體是固高科技針對50kg~1500kg負載機器人所推出的驅動與控制一體化解決方案，它采用開放式、網絡化、模塊化、可重組設計。該驅控一體控制器與驅動器之間，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高速總線實現全互聯(lián)。

“我們將GTRC系列大型機器人驅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內作出運算，控制運動頻率，細化密度非常高，設備作業(yè)更加平穩(wěn)?！眲⒆诙Y說，500kg負載、臂展3m的大型機器人焊接空間曲線，軌跡控制精度達到0.3mm，重復定位精度達到0.04mm，遠遠超過項目指標。

據呂恕介紹，固高科技gLink總線技術目前已經在印刷、紡織、機器人、數控系統(tǒng)、半導體、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)縱深應用，立足解決行業(yè)痛點問題，進一步提升自動化設備水平，引領行業(yè)技術進步。

開放式架構，客戶定制突破技術壁壘

想要突破工業(yè)總線技術在開發(fā)與應用環(huán)節(jié)的兩端封鎖，固高科技gLink總線技術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壁壘。每一個應用場景對于工業(yè)總線技術的需求是不同的，gLink總線技術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√寡裕爸挥袑Link總線技術做成開放共享平臺，客戶才能利用你的技術開發(fā)更多的應用落地，進而實現未來的無限發(fā)展與延伸。”

以中高端數控機床為例，五軸數控機床多采用國外數控系統(tǒng)，這就面臨實際囧境：且不說價格高昂，高端數控系統(tǒng)對境外輸出設有限制，或直接禁止輸出，或不出售技術領先產品；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控系統(tǒng)，但機械硬件容易被抄襲，競爭優(yōu)勢容易被復制，同質化競爭嚴重。一系列“卡脖子”舉措，致使中國高端數控機床加工精度受限，其所加工的核心零部件質量或不達標，直接影響我國制造業(yè)整體水平。

為突破技術封鎖，固高科技推出了全互聯(lián)互通開放式數控系統(tǒng)。此舉得益于兩方面：其一，固高科技是國內少數擁有成套核心技術自主知識產權（控制器、伺服和主軸驅動、總線技術、云平臺技術等）和自主配套能力的數控系統(tǒng)廠商；其二，公司一直深耕數控和運動控制核心技術的研發(fā)與應用，該數控系統(tǒng)滿足中高端機床要求的高速、高精、復合、多軸聯(lián)動等控制，能夠實現國產替換。

“我們與客戶緊密合作，針對某些數控機床機型與客戶在算法、控制、工藝方面進行聯(lián)合開發(fā)，這些機型的加工性能和加工效率都實現了突破?！惫谈呖萍紨悼厥聵I(yè)部經理陳俊恒說，更重要的是固高科技會根據客戶需求，開放gLink的某些端口，方便客戶在全互聯(lián)互通開放式數控系統(tǒng)上做核心技術的二次開發(fā)，將老師傅的工藝變成數據參數寫入系統(tǒng)，而這正是國外數控系統(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)技術團隊，提升團隊的應用開發(fā)能力。

“現在的數控系統(tǒng)不單單是單機的問題，需要與自動化上下料等關聯(lián)設備互聯(lián)互通?！标惪『阏f，采用gLink-II總線技術的全互聯(lián)互通開放式數控系統(tǒng)，可以滿足設備之間高速高實時的大數據交互，讓周邊設備的連接和控制更加簡單，更容易實現自動化；多節(jié)點微秒級同步、高速高精控制算法、前瞻預處理算法、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，滿足復合機床的同步加工需求，可集成數控和機器人控制；在設備預測性維護、遠程維護方面亦能發(fā)揮功用。

受訪人：

固高科技副總經理、固高系研究院院長呂恕

固高科技機器人事業(yè)部經理 劉宗禮

固高科技數控事業(yè)部經理 陳俊恒

工控小編說

國產替代路漫漫，固高科技gLink總線技術以潤物細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)現場沉疴，打破開發(fā)與應用環(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、工藝為導向的差異化競爭優(yōu)勢和更高的附加價值。

另一方面，龐大的中國市場、林林總總的細分行業(yè)為國產控制系統(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，國產控制系統(tǒng)能夠在應用的全面性上媲美國外控制系統(tǒng)。

當然，這需要時間，而固高科技一直在路上。（文/gongkong張麗瑩）