工控機產業的未來發展趨勢是什么?過去嵌入式工控機主要應用于過程控制,如電、煤、化、油等連續化、流程化的生產過程;制造自動化,如機械、電子、汽車等離散加工的生產過程;單機自動化,如數控機床、智能儀器儀表,機器人、汽車電子化、變頻調速電動機、電子化家用電器、醫療器械等產品機電一體化等。而今后,應特別關注工控機應用新的增長點:環保、家庭、公用工程、道路與交通、樓宇與社區、農業與農村等等。
一、工控機的發展趨勢
工控機及其應用的發展是與信息化、數字化、智能化的世界潮流和計算機技術、控制技術、網絡技術、顯示技術的發展密切相關的。在工控機中DCS是受計算機影響大、反應非常快的一種。DCS主要發展趨勢為:
1、DCS專業化,DCS為更適合各相應領域的應用,就要進一步了解這個專業的工藝和應用要求,以逐步形成如核電DCS,變電站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。
2、DCS工業PC化,由IPC組成DCS成為一大趨勢,PC作為DCS的操作站或節點機已經很普遍,PC-PLC、PC-STD、PC-NC等就是PC-DCS先驅,IPC成為DCS的硬件平臺。
3、DCS向智能化方向發展,由于數據庫系統、推理機能等的發展,尤其是知識庫系統(KEB)和專家系統(ES)的應用,如自學習控制、遠距離診斷、自尋優等,人工智能會在DCS各級實現。和FF現場總線類似,以微處理器為基礎的智能設備、如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執行器、智能人機接口、可編程調節器相繼出現。
4、DCS向綜合方向發展,由于標準化數據通信鏈路和網絡的發展,將各種單(多)回路調節器、PLC、工業PC、NC等工控設備構成大系統、以滿足工廠自動化要求,并適應開放化的大趨勢。
二、PLC
目前,全世界約有PLC生產廠家約200家,生產300多個品種。全球PLC發運件數1998年為1456萬件,1999年為1620萬件,2000年達到1778萬件。在1995年發運的PLC中,按終用戶分:汽車占23%;糧食加工占有16.4%;化學/制藥占14.6%;金屬/礦山占11.5%;紙漿/造紙占11.3%;其它占23.6%。由于CIMS、工程自動化和過程控制等大系統和復雜的應用要求,PLC主要發展趨勢為:
1、高功能、高速度、大容量、加大模擬量的發展方向,形成與DCS相抗爭的大系統。
2、網絡化和通信 強化通信能力是PLC重要發展方向。網絡以太化已經很成功,并注意到現場總線的發展。
3、編程語言多樣化IEC61131-3規定了5種編程語言:梯形圖、順序功能圖、功能塊圖、結構文本。
三、 數控裝置
1、方便使用:改善人機接口,簡化編程、操作面板使用符號鍵,盡量采用對話方式等,以方便用戶使用。
2、交流伺服化:交流伺服系統恒功率范圍已做到1:4,速度范圍可達到:1:1000,基本與直流伺服相當。交流伺服體積小,價格低,可靠性高,應用越來越廣
泛。
3、小型化:由于半導體電路高度集成化、封裝三維化、電路板插三維化、使NC裝置進一步小型化,在NC裝置的操作單元用TFT彩色液晶顯示器、觸摸屏取代CRT,厚度僅為CRT的1/4等。
4、高功能的數控系統向綜合自動化方向發展:為適應FMS、CIMS、無人化工廠的要求,發展與機器人、自動化小車、自動診斷跟蹤監視系統等的相聯合;發展控制與管理集成系統,已成為國際上數控系統的方向。
5、高速化:所謂三高是指高的主軸轉速、高的快速移動速度和高的換刀速度。為實現高速加工,主軸必須高速化,AC主軸馬達高速為180000轉/分;高進給速度120米/分;換刀速度1s;加速度2g。
6、高效化:實現高效加工,縮短非切削時間和加工周期的關鍵是提高PMC的處理器,隨著處理內容復雜化,PMC的編程語言成了問題,雖然C語言和PASCAL已經實用化,但為置換梯形圖語言,還需要使用順控流程圖那樣的視圖用語言。
7、機械智能化:在NC領域內是一種新技術,所謂機械智能化功能,是指機械自身可補償因溫度、機械負荷等引起的機械變形的功能。這就需要檢測主軸負荷、主軸及機座變形的傳感器和處理傳感器輸出信號的電路。這種傳感器自身具有信號處理功能,所以叫智能傳感器。人工智能將實用于處理信號的PMC中。
8、PC化:由大規模集成電路制造技術的高度發展,PC硬件結構做得很小,CPU的運行速度越來越高,存儲容量很大。PC機大批量生產,成本大大降低,可靠性不斷提高。PC機的開放性,Windows的應用,更多的技術人員的應用和軟件開發,使PC機的軟件為豐富。PC機功能已經很強,CAD/CAM的軟件已由小型機,工作站移植到PC機,三維圖形顯示及工藝數據已經在PC機上建立。因此,PC機已成為開發CNC系統的重要的資源與途徑。
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