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驱控一体步入2.0时代

歌者 高工机器人 2023-06-29


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*本文共约 2037 字,阅读完成需 4.5 分钟。
撰文 | 歌者


在制造业自动化升级加速的大背景下,华成工控迎着行业东风快速发展。据公司最新财报数据显示,2021年前三季度华成工控实现营收2.07亿元,同比增长49.98%;实现归母净利润4674.30万元,同比增长59.82%。第三季度,华成工控控制系统出货量为4860套,驱控一体系统出货量8581套。
 
据高工机器人产业研究所(GGII)调研数据显示,华成工控位列2021年上半年中国驱控一体控制系统出货量第一名。
 
自此,华成工控已成长为中国驱控一体市场的领军企业。
 

市场先行者
 

在传统应用上,工业机器人的控制器与伺服驱动器一般是根据不同的控制要求进行独立开发,两者之间通过脉冲、模拟量或标准通讯总线的方式进行信息交互。这样一来就造成了机器人电控系统配置的多样化,加大了调试及使用难度,给两大核心部件进行综合性能的优化造成了不小的挑战。
 
与此同时,市场对机器人控制系统的降本要求、性能水平等不断提升,功能要求更多等,导致传统的工业机器人控制系统越来越难以迎合机器人领域的高速发展。
 
自2015年开始,国内关于驱控一体讨论的声音越来越多,其体积小、成本低、效率高等优势吸引着不少厂商布局,驱控一体由此进入1.0时代。在这个阶段,各厂商投入更多的精力着眼于“硬件驱控一体”,将控制器和驱动器进行物理层面的结合,减少外部走线,让控制器更加紧凑,体积更小,属于形变的阶段。
 
2019年,随着入局的玩家越来越多,驱控一体概念愈发深入人心,厂商们纷纷致力于改进“硬件驱控一体”的不足,将硬件、软件、力觉、视觉甚至是机器人本体都整合到一起,让机器人变成即插即用的一体式自动化装置,以降低部署时间成本,减少部署空间,更加适配柔性自动化产线。
 
驱控一体步入2.0时代,通过将控制和驱动融合在一台驱动器中,在芯片层面实现了控制和执行的完美融合,可以实现信息交互的带宽更高,实时性、稳定性更好,成本也更低。
 
华成工控是市场上最早一批探路驱控一体未来发展的先行者。
 
2016年,顺应市场需求趋势,华成工控启动了四轴驱控一体产品开发,采用CPU+FPGA方案,推出代表产品QCS4系列。

 
2018年,为了满足下游客户对于空间占用和性价比的要求,华成工控导入驱控一体三轴控制系统的研发,采用双CPU模式,推出产品QCS3G系列。

2021年,随着市场对于多轴驱控一体化控制系统的需求趋势越来越强,为了扩展专用机型产品线,华成工控启动驱控一体五轴系统的研发,采用两种方案并行,一种是SPI总线方式,另一种是新的FPGA+CPU方式,主要在研产品包括QCS5G/QCS5H系列。
 
在重磅产品打造上,华成工控历时4年自主研发的迭代两代的高性能总线伺服驱动器—ES2A系列,其使用独特的单/双轴模块化设计,客户可根据实际应用自由选择电机功率(50W-2KW/轴),搭配组合成16轴以内任意轴数且总功率不超过6KW的总线伺服系统,大幅提高了产品性能和易用性。
 
 
ES2A系列产品特点:
 
◆体积更小巧,布线更方便
 
相比传统单轴伺服,ES2A安装体积大幅缩减,其中4轴缩减约40%,6轴缩减约50%,8轴缩减约60%,10轴缩减约70%;采用集中式电源模块管理的多轴模块化伺服,省去每个伺服轴的动力电源线、辅助电源线、控制线束、制动电源线,大幅减轻客户现场的布线工作,提高电气盘柜效率,节约安装与维护成本。
 
◆能耗大大降低
 
华成工控特有的伺服驱动模块互联专利,轻松实现多轴扩展。通过共直流母线电气拓扑,配合控制系统先进的能耗管理算法,将制动轴产生的回馈电能供给非制动轴而不是通过制动电阻以热能形式消耗掉,极大地提升了电能的利用率;相对于传统单体伺服,可降低约30%能耗。
 
◆高性能EtherCAT总线通讯方式,响应速度更快,同步精度更高;
 
◆高响应带宽
 
电流环带宽最高达3.2KHz,速度环带宽最高达2KHz,专门面向高速度与高精度的运动控制场景,极大缩短系统响应时间,提高设备效率。
 
毫无疑问,随着自动化升级的加速,驱控一体市场有望获得更广阔的发展空间。根据GGII数据显示,预计2021年出货量有望突破8万套,到2025年中国驱控一体控制系统出货量有望达到50万套。而以华成工控这类掌握了核心技术的企业代表,必将成为产业变迁的受益者。
 
2021年8月,华成工控上榜工业和信息化部第三批专精特新“小巨人”企业名单。目前,华成工控驱控一体产品已注塑机械手、工业机器人、机床上下料等领域规模化起量,进入了快速成长期。



专注细分
 

从目前市场竞争情况来看,驱控一体控制系统虽然经过数年的发展,参与厂商逐年增加,但真正将驱控一体实现市场化应用的厂商仍是少数,其中部分厂商以自用为主,以驱控一体作为独立业务形成营收的厂商屈指可数,这也说明了在驱控一体领域的竞争特点更多体现为细分增量市场的竞争,市场基数尚小,能够在某个细分领域实现起量的厂商将具备较强的成长性。
 
例如华成工控在注塑机械手、工业机器人、机床领域的深耕。
 

在某塑胶电子公司注塑车间机械手应用上,基于华成工控三五轴驱控一体系统帮助客户实现了替代人工7*24工作,安装空间大幅节省,自动化水平大大提升,工作效率由原来的800 啤/小时提升到1200啤/小时。
 
在机床上下料领域应用中,华成工控系列机床上下料机械手控制系统,是针对数控机床上下料机械手开发的专用控制系统,系统集成了丰富高效的运动指令和逻辑指令,可完成复杂逻辑动作编程。用户可按需扩展60-320个IO点,6路DA输出,确保系统高精度地完成运动控制和及时响应外部输入信号;丰富的扩展通讯接口,可以灵活配合其他生产辅助设备使用。
 
 
综合价值上,华成工控驱控一体系统可帮助机床上下料领域客户实现复杂任务、自动化程度高、操作性好、可维护性高、兼容性好、工作效率大幅提升。
 
随着华成工控驱控一体逐渐在市场上打响了名号,市占率持续提升,下一步公司将重点瞄准松下等日系厂商,进行产品的迭代与升级。



END

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