机器运动控制开发新标杆

    软件正在成为机器智能的重要构成，而其中，运动控制是机器生产灵活性的重要实现手段，通过参数设定，机器可以实现变化的生产能力，在智能时代，机器将变得更为复杂，基于定位与同步控制、CNC和机器人的集成，实现整个产线的集成，而因此，对于机器的控制本身软件的能力则提出了新的要求。

    两年前，贝加莱推出mapp技术，极大简化了机器的软件开发。mapp技术由一个个单独封装的功能块组成，程序开发员通过拖放鼠标的方式，将所需mapp功能块移动至应用程序，然后进行图形化配置即可。独立的LIAM研究所通过可观测量，发现采用mapp技术可以省去80%的源代码，平均节约67%的开发时间。这一技术惊喜了整个自动化世界。

图1 使用mapp技术平均节约67%的开发时间

从未止步，贝加莱致力于开发带有现成功能块的高质量软件

    自mapp推出以来，贝加莱从来没有停止开发的脚步。最初的70多个功能块让许多OEM厂商受益，将关注点从繁复的编程中解放出来，更多地投入到自身产品的核心竞争力中。贝加莱保持与市场的密切配合，持续扩展其软件框架，不断提高软件质量。

    mapp功能块的预编码功能让开发者能够简单快速地进行配置。除了如配方管理、用户管理这样的基本功能，mapp还继续提供复杂的控制算法，如液压应用，安全功能等。

    每一个mapp功能块都经过严格的多级测试，包括单独测试和与其它功能块配合测试，从而确保软件质量。新开发的功能块可以用在不同的软件版本中，所有数据会自动释放到不同版本的软件里，使客户不用操心软件的版本。

    mapp针对所有技术的软件功能块有统一的传输结果。无论是报警处理，还是轴控制，甚或是复杂的液压控制环，统一的接口使得进行mapp功能配置时只需要点击几下鼠标，非常便捷。

    每一个mapp功能块都是一个完备的单元，可以使用 IEC 61131编程语言，C语言及C++语言。通过mapp Link，一个客户或服务器网络中的多个mapp功能块可以自动连接，无需编写代码就能共享必要的数据，从而让客户从繁复的编程和软件维护中解放出来。

    目前，贝加莱推出的mapp功能块涉及mapp View，mapp Services，mapp Motion和mapp Control四个领域。其中mapp Motion中又包含了轴运动，CNC和机器人三部分。

图2 日趋丰富的mapp功能块

便捷的运动控制编程

    mapp Motion是贝加莱为运动控制编程提供的一套全新方法，针对单轴运动控制，CNC控制以及机器人应用。作为mapp软件架构的一部分，新的mappMotion功能块配置起来同样简单，有助于客户更快速更容易地开发项目。

    作为针对单轴（mapp Axis）、轴群，即机器人（mappRobotics）和CNC通道（mappCNC）的整体方法，mapp Motion为上述不同应用提供统一的控制方式。在一个应用中，不同控制部分可以自由结合。再加上可以使用符合PLCopen Part 1或Part 4 的功能块，mapp Motion可用来对所有ACOPOS驱动进行编程。

图3 mappMotion可用于配置所有的ACOPOS驱动产品

单轴定位更容易——mapp Axis

    使用mapp Axis，贝加莱为单轴定位任务提供了快速简单的编程方法。在Automation Studio中，mapp Axis提供完整的用于典型单轴应用的预编码模块，如集成报警处理和轴连接。功能块配置起来简单实用，除了包含特定的驱动设定，还包含开发者需要知道的相关信息，例如，轴用在哪里以及用来做什么。

    贝加莱在系统中将多个轴作为一个轴群进行管理。这种方式在轴进行常规动作时非常有用，例如启动，复位或错误处理。在项目编程中，轴管理独立于轴的数量和使用类型。

    mapp Axis支持所有贝加莱驱动器以及符合DS402协议的带POWERLINK接口的第三方驱动。对两类驱动在编程方式上并无二致。

图4 符合DS402的第三方驱动器被集成在Automation Studio中，可以使用mapp Axis进行配置

强大，灵活，可靠的CNC应用——mapp CNC

    通过mapp CNC，贝加莱让CNC机器的开发变得清晰简洁。mapp功能块中集成了针对基本机械系统（如磨床，车床等）的预编程CNC控制功能，极大地加速了机器的开发进程。

    在Automation Studio中通过模块配置可以添加新功能，包括几何性能和动力性能。同时，还能关闭不用的功能，使控制器的性能最大化。除此以外，客户也可以将自行开发的扩展功能集成到mapp CNC中。

    mapp CNC具有高效通用的优点。在机电一体化模板中，贝加莱为通用的CNC机器提供现成的配置，从三个轴到五个轴，极大简化项目开发的过程。除了mapp功能块，项目开发者还可以使用满足PLCopen标准的功能块，操作起来同样方便。

图5贝加莱为通用的CNC机器提供现成的配置，从三个轴到五个轴，极大地简化了项目开发

    通过mapp CNC来进行开发，贝加莱扩展了CNC应用的功能范围。开发者可以选择在G代码或者结构化文本（满足IEC 61131-3）中写CNC应用程序。还可以灵活地添加贝加莱路径解决方案，用以适应从两轴系统到五轴系统的CNC机器。例如，采用集成在路径控制解决方案中的工具轴功能，可以更容易地配置车床的恒定切削速度，每转喂料及螺纹切削等。

    新的mapp模块提供一系列最优路径规划功能，例如完全集成的带瓶颈检测工具半径补偿或更快的项目仿真。在保护机械系统的同时，为进一步优化时间，设定了动态速度的抖动范围。

    mapp CNC功能块通过平滑编程的轮廓线来限定抖动范围，使用最大误差或者舍入长度参数来配置位置区域间被明确定义的几何传输。这样就能设定圆弧-线或圆弧-圆弧传输的抖动范围，不会造成停顿。

图6 通过配置几何传输的参数（如最大误差，舍入长度）来实现路径平滑

更多功能，更多选择——mapp Robotics

    贝加莱开发了许多用于机器人应用的新功能块，这些功能块可以为机器人开发提供额外的选择，在Automation Studio中即可调用。mapp Robotics为机器人编程提供直观实用的方式，简化并加速应用软件的开发。

    在mapp Robotics中配置带抖动范围的速度文档，有助于降低机械抖动。结构化的动力模块可以提高路径精度，计算机械系统中所使用驱动器的前馈扭矩值，优化路径规划的时间。

    贝加莱Automation Studio还提供特殊的功能块来监测机器人是否处于安全的工作区域。在定义了工作区域后，机器人的动作不可超出此范围。为了进一步确保安全，还会限定周围的某块区域是机器人不可越入的。然后通过mapp Robotics配置监测功能，就可以防止机器人自身冲突，以及与同一工作区域内其他机器人的冲突。任何可能造成机器人离开许可工作区域的指令都将自动失效。

    通过新的推动功能块，用户可以使用键盘或者操作杆对机器人进行安全直观的手动操作。这类功能块特别重视快速响应时间。至于与安全相关的那些限定值，如工作区域界限或者速度限定，手动操作与常规操作无异。

    贝加莱同样为通用配置，如标准运动链，提供机械模板。在Automation Studio开发环境中已经有针对特定机器人模型的现成参数设定，包括纬度参数，动态响应参数，从而大大缩短配置所需的时间。

    除了mapp功能块，应用开发者也可以使用满足PLCopen Part 4 的功能块。开发者可以选择将机器人应用写成结构化文本（符合 IEC 61131-3）或者G代码。在机器人的编程中，也可采用贝加莱路径控制解决方案，以满足简单的SCARA机器人和关节臂机器人应用，以及复杂的多机器人同步应用。  

    与mapp Motion中的其它功能块一样，客户可以在mapp Robotics中添加自行开发的模块来扩展功能，同时关闭不用的功能使控制器的性能最大化。

图7 mappRobotics提供直观实用的机器人编程方式，大大简化和加速应用软件的开发

mapp Motion带来革命性的改变

    作为贝加莱主打技术mapp Motion给运动控制的编程带来革命性的改变。预先配置的机械设计，技术功能块和客户自有技术在统一平台上融合，令编程变得前所未有的简单。

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*图形化配置代替传统编程，既可以处理手动操作也可以对运动控制进行诊断。

*独立封装的功能块具有最大的开放性，模块化的配置让一切操作变得简单方便。无论是低端机械还是高端设备都可以完美地应用该技术。用户可以按照实际需求，使用三个变量实现一个小方案，也可以实现500个以上变量的复杂机器。

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*无缝集成，不受硬件供应商的限制，同时兼容用户自行开发的程序，进一步扩展功能。

由于基本的功能已经预先包含在功能块中，只需要针对不同的项目进行配置，因此项目的开发变得更快，维护变得更容易。mapp Motion的API独立于硬件和技术平台，每个应用程序都可以在循环位置序列中或不同机器上被重复使用，大大降低了客户的投资风险。mapp功能块得益于贝加莱从全球各地成千上万自动化方案中获取的宝贵经验，性能可靠，让因为程序错误导致的机器停车成为过去。致力于机械模块化的mapp为工业4.0转型提供决定性优势，最大限度地降低实现复杂软件的门槛。

图8 mapp Motion让运动控制的编程前所未有的简单

    mappMOTION分为轴控制、专业库、行业应用三个层级，与mapp的基础库一同，为机器快速开发建立了新 标 杆。

    mapp技术代表着自动化技术正在朝着“软件集成”的方向发展，基于mappMOTION可以为机器的灵活性生产和快速开发提供便捷的通道。

关于贝加莱

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业，2017年7月，贝加莱成为ABB集团的一个业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者，贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力，为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大的Automation Studio软件开发环境，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱保持持续的创新精神，为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。

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