為何會產生專用系統？

必須承認，術業有專攻，專用的系統主要通過其工藝價值而存在，如印刷的套色、棉紡中的自調勻整、配料與稱重系統、糾偏、燃氣輪機的點火控制、工程機械中防傾翻，乃至CNC和機器人系統，都屬于專用系統。

機器通常采用嵌入式系統，如PLC，采用硬件電路處理邏輯為主的任務，而隨著機器的速度不斷提升，需要機器能夠處理高速采樣及回路調節（如溫度、速度、壓力閉環類），并通過物理或數據方式對工藝進行建模，以增強機器材料工藝適配性。物理建模的函數復雜性，數據建模對于數據存儲，顯示的需求，使得傳統的PLC無法勝任，因此，基于專用的高速硬件（DSP/FPGA）或PC運行復雜工藝的專用系統應運而生。

專用系統的核心仍然在“知識”的積累，以軟件形式存在的工藝Know-How，但由于處于較為細分市場，因此硬件成本批量小而因此往往成本較高，也迫不得已選擇封閉的架構來保護工藝Konow-How。

PLC早已不是那個PLC

不過，對于傳統PLC干不了的復雜算法與高速任務而產生專用系統這個問題，并非所有PLC干不了。例如，貝加萊，早在90年代2000系列PLC，其控制器即采用MC68K及后Intel X86架構的處理器，其芯片組包含了用于浮點運算的協處理器，并支持定性分時多任務的操作系統，這個架構使得PLC支持復雜函數計算和高級語言編程能力。并有Power Panel集成PLC和HMI一體的控制器、Windows+RTOS的工業PC控制器，而自2004年推出的X20系列目前發展到更強Core i，Appollo Lake級處理器，如圖1所示。

圖1-貝加萊控制系統架發展

緊隨IT技術的發展，這使得貝加萊的PLC能夠通過一個通用的控制器架構來解決傳統需要專用系統或PLC+PC才能架構的任務。

案例：通用系統代替專用系統

貝加萊的PLC融合了傳統PLC的穩定可靠及實時任務處理，以及PC的算法與算力，進而獲得替代專用系統的潛質，通過幾個案例，我們即可看到其如何實現“通用替代專用”。

案例1：集成套色系統代替專用套色

套色問題是凹版印刷的關鍵問題，在紙張張力不同、印刷速度、加速度等變化下，紙張經過壓印力、烘干造成了變形，帶來顏色套準的精度難題。傳統的PLC的確無法解決這個問題，才有了價格昂貴的第三方套色系統，其單色價格高達數千美元。早在2003年，貝加萊即用PLC來替代專用的套色系統。其2005系列PLC采用了Intel Pentium III 500MHz處理器，運行支持多線程的RTOS，可以通過C編程來實現套色算法的集成。

圖2-凹版印刷機組結構

在印刷過程中，由于壓印力使得整個卷筒紙/薄膜被隔斷為不同的張力區間，并且，在印刷后每色經過烘干，以及環境溫度變化等，都會引發顏色的套色偏差。而套色控制是一種多變量耦合解耦算法，針對多個變量的輸入（溫度、紙張張力、速度/加速度等）并進行耦合其關聯關系，并解耦為獨立的版輥相位調整，進而實現顏色的套準。

圖3-印刷套色過程

當然，對于印刷機而言，除了套色，色標本身的檢測、收放卷的張力控制也是核心問題，通過這樣的系統創新，使得印刷機可以無需專用套色系統即可實現高速、高精度的套色控制。這一套色控制算法在PLC上運行，省了專用套色，為每臺機器節省數十萬的成本。

案例2：集吹瓶和壁厚控制為一體的吹瓶機解決方案

另一個典型例子就是壁厚控制問題，在吹瓶機控制中，需要針對瓶胚壁厚控制中需要用到三階貝塞爾曲線或B樣條曲線的算法控制，而這就需要控制器具有高級算法設計能力，[ZC1] 能夠處理這些復雜算法能力的控制器，并且，需要大的存儲能力來保存各種配方。

貝加萊的控制器本身具有高級語言支持能力，也具有大的存儲（可以多達數個GB的存儲能力），因此，對于壁厚，采用通用控制器來實現。而原來市場所需要的專用控制器本身一套就是這個系統的數倍價格，也因此，目前這些專用控制器在市場上也逐漸消失。

圖4-中空吹塑成型

圖5-壁厚控制技術

通過貝加萊的通用控制器而實現的壁厚控制算法，較之市場上的壁厚節省約10%的材料消耗，以家用飲水機5加侖塑料桶為例，在單機生產8小時/天，每周僅工作5天情況下，按照其速度，每年可以節省約9.8噸的塑料顆粒。

案例3：單一的CNC系統缺乏競爭力

在玻璃纖維、碳纖維的經編中，包括雙軸向/多軸向經編機的生產中，其鋪緯過程包含了多個角度的纖維鋪設，而這里包含了+20゜/-20゜，-45゜/45゜,-90゜/90゜多種角度的電機運動協同，如圖6所示為45度鋪緯，這些運動控制的會牽扯到CNC插補運算，而傳統的PLC則無法實現這個任務，因此，有些系統廠商即配置一套CNC系統來與PLC配合，而這個CNC系統僅發揮了其功能的非常小部分，因此，顯得不值。而貝加萊則采用了通用的PLC來實現了CNC+PLC運動控制的集成，通過配置CNC插補軟件庫來實現這些插補運算，并與定位同步控制在同一硬件和軟件架構中完成，因此，無需額外的CNC系統。

圖6-多軸向經編機的45度鋪緯示意圖

類似這樣的應用對于貝加萊而言非常多，包括采用通用PLC實現自調勻整算法、稱重算法、燙金跳步算法等。貝加萊控制器強大的運算能力、儲存能力、開放性，使得PLC具有專有系統的能力。在一些場合實現了通用系統集成了專有系統功能。從而省去省去“專用系統“，提高客戶產品的競爭力。