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前言 在工业自动化领域，有三种主要的控制方式，即：PLC控制、数控系统控制、PC-Based控制。近几年随着中国制造业结构性调整，PLC控制和数控系统控制呈现萎缩低迷态势，然而PC-Based运动控制却充满活力，发展速度令人瞩目。 在大族激光的工厂，工程师和工人们合作，将固高GT系列的运动控制卡装入他们生产的激光焊接设备中，这款PC-based运动控制卡，搭配工控机和伺服，能够灵活的控制设备完成各种焊接动作。 作为激光行业OEM龙头企业，大族激光每年生产中小型激光设备10000台以上，采购PC-based运动控制产品超过10000个。 不仅是激光行业，随着中国制造的产业升级，PC-based运动控制产品也在雕刻机、机器人等行业逐渐普及；2016年，PC-based运动控制产品的市场规模达到了19.8亿，预计到2020年将突破30亿。 一、PC-based运动控制产品特点及分类 目前市场上大多数的PC-based运动控制产品在价格上较数控系统有明显的优势，在功能上，较PLC而言可以实现更为复杂的运动控制；同时，OEM厂商在购买产品后，可以利用PC-based厂商提供的底层函数库进行灵活的二次开发和编程。在编程语言上，除传统的PLC语言外，PC-based运动控制产品还为开发者提供C#、C++、Basic等丰富的电脑语言进行编程。 从分类上说，按照产品形式，PC-based运动控制产品可以分为三类。 1 第一类为运动控制卡，这类产品不能独立使用，需要通过控制卡自带的PCI或PCI-E接口搭配工控机使用。运动控制卡由于良好的扩展性和较低的成本，收到了广大OEM厂商的欢迎，但是受限于其“组合式”的使用方式，在系统稳定性上有所欠缺。不适用于强电、强辐射等恶劣的生产环境。 2 第二类为嵌入式运动控制器。该类产品集成了运动控制器和工业计算机，体积小，可以通过自带的接口连接伺服独立使用，并且在稳定性上有良好的表现，可以适应大多数恶劣的生产环境。但是嵌入式运动控制器在扩展性上较差，同时价格较运动控制卡要高。 3 第三类为软PLC。该类产品的运动控制功能以纯软件的方式运行在计算机系统上，通过总线协议控制伺服。该类产品的厂商主要是以倍福为代表的外资厂商，在产品性能上有很大的优势；但是目前此类产品主要以软硬件打包、即“运动控制软件+工业计算机”的方式出售，价格昂贵。 二、PC-based运动控制产品市场规模及应用行业分析 PC-based运动控制产品主要应用于机器人（包括机器人系统集成）、激光设备、半导体设备等行业；近年来，受益于下游行业，特别是机器人、激光设备、半导体设备行业的高速增长，PC-based运动控制产品发展迅速，预计未来四年，PC-based运动控制器产品市场仍将保持10%以上的增长率，并在2020年突破30亿。  数据来源：MIR睿工业 从和下端电机通信的方式来看，目前中国市场上PC-based运动控制器主要以脉冲型运动控制器为主，总线型运动控制器目前主要应用于机器人、电子、半导体、激光等行业的高端制造设备中。但是随着中国制造产业升级，睿工业认为，未来PC-based运动控制器的类型将会向总线型运动控制器转变，到2020年，总线型运动控制器将会成为PC-based运动控制器的主流。  数据来源：MIR睿工业 在总线通信协议方面，目前PC-based总线型运动控制器中，Ethercat通信协议应用最为广泛；这主要是一方面是由于Ethercat的开放性好且芯片价格合理，各PC-based运动控制器厂商可以方便的通过购买Ethercat芯片来实现总线通信的功能；另一方面，在性能上，Ethercat较传统的CAN总线更为迅速，能够满足OEM厂商对运动控制器控制速度的要求；最后，作为Ethercat通信协议的发明厂商，倍福在中国一直Ethercat通信协议的推广活动，在倍福的大力推广下，Ethercat目前被国内大多数PC-based运动控制器厂商所接受；预计到2020年，Ethercat将占据PC-based总线型运动控制器市场50%的市场。   数据来源：MIR睿工业 从行业来看，各行业对PC-based运动控制产品的需求各有不同。本文以机器人行业、激光设备行业为例，对行业应用案例进行介绍和分析。 在机器人本体制造行业，直角坐标机器人由于售价较低，但是往往需要完成一些较为复杂的运动控制，因此多采用运动控制卡搭配工控机的解决方案。而在多关节机器人和SCARA机器人领域，由于设备售价较高，且结构紧凑、运动控制更为复杂，因此多采用嵌入式控制器的解决方案。 以青岛腾祺机电生产的直角坐标机器人和芜湖埃夫特生产的多关节机械手为例，青岛腾祺采用了众为兴的运动控制卡搭配工控机来控制直角坐标机器人的运动；而芜湖埃夫特在多关节机械手上，采用了固高的GUC系列嵌入式运动控制器，该控制器自带的“开放式工业机器人控制系统开发平台”能够帮助客户针对不同工业机器人类型快速开发机器人控制系统。   在机器人系统集成行业，面对电子行业的订单时，系统集成商更倾向于采用PC-based运动控制解决方案。主要原因有以下四点：①电子行业的系统集成一般用于电子产品的小尺寸零件贴合或安装，这类集成后的设备往往需要控制多个工作台完成较为复杂的运动；②这类设备多数需要集成机器视觉系统，采用运动控制卡的解决方案，通过在工控机内加装PCI或PCI-E接口的视觉采集卡可以更加方便的进行系统集成；③由于开发周期短，采用电脑语言编程效率更高；④受限于有限的预算，系统集成商最后会倾向于选择运动控制卡搭配工控机的解决方案。 以深圳科瑞的手机LOGO贴合机为例，该设备采用了固高的运动控制卡搭配工控机，控制工作台运动。  在激光设备行业，PC-based运动控制产品主要用于中小功率的激光切割设备、激光焊接设备和激光打标设备。由于中小功率激光设备的价格透明，市场竞争激烈，OEM厂商对生产成本非常敏感，因此在制造需要完成异形切割、异形焊接或精密图案刻蚀等复杂运动的激光设备时多采用运动控制卡搭配工控机的解决方案。 以金运激光的中小功率光纤切割机为例，该切割设备采用了柏楚电子的激光切割运动控制卡搭配工控机的运动控制解决方案。该控制卡自带柏楚自主开发的套料软件和切割软件，无需OEM厂商进行二次开发，由于软件性能优越，为OEM厂商省去了二次开发的成本，因此该控制卡在中小型激光切割机市场中占据了主要地位。  总体来说，PC-based运动控制产品凭借其高性价比和灵活开放的软硬件配置，成为了以机器人、激光设备、电子等新兴行业OEM厂商的普遍选择。 三、PC-based运动控制产品的竞争态势及主要厂商 除研华、研祥、华北工控等工控机生产厂商外，目前PC-based运动控制产品市场中，以固高、维宏、众为兴、雷赛为代表的国产厂商在运动控制卡这一细分领域占据主导地位，并且随着下游的机器人、激光、半导体、电子等行业的快速发展而迅速壮大。这些厂商在占据运动控制卡市场的同时，也在不断地投入技术研发，开拓新的领域。如固高和众为兴在机器人行业、维宏在精雕机行业占据了一定的市场份额。 而在嵌入式控制器及软PLC这两个细分市场上，以倍福、贝加莱为代表的外资厂商仍然占据着主要的市场份额、。这些厂商生产的PC-based运动控制产品，主要应用于多关节机械手、SACARA等高端机器人产品，以及大型包装设备、精密激光切割设备、锂电池焊线圈绕机等高端制造设备中，在稳定性和运动控制精度及速度上较国产产品仍然具有较大优势。 
数据来源：MIR睿工业 |
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