機（jī）電一體化技術與自動（dòng）化（huà）發（fā）展趨勢（下篇）

發布日期：2012-05-29 11:49  瀏覽（lǎn）次數：

一（yī）、 執行儀表、運動控製及主流伺服係統正成為熱點：
    在過程控（kòng）製領域，執行儀表是以電-氣閥門定位器（qì）+氣動薄膜調節閥為主（zhǔ），其它有氣缸或調節閥、電動執行機構、液動執行機構（gòu）（電-液調節（jiē）閥）、電動調節閥等。總之，是在以（yǐ）管理道化為主（zhǔ）的（de）工藝裝備中，以改變（biàn）閥門的開度為（wéi）目的直行（háng）程和角行（háng）程的執行儀表為主流（liú）設備。近年來，以滿開/滿關為主要形式的電磁閥、閥組等（děng）也在大量使用（yòng）。但是離散控（kòng）製領域的執行部件就形式多樣了（le），特別是以旋（xuán）轉設（shè）備——電機為主的控製（zhì），已經得到很大發展。兩個領（lǐng）域的執行部件共性是（shì）速度反饋和位（wèi）置反饋（kuì）的控製技術。
    變頻櫃、軟啟動櫃等已（yǐ）得到普及，在節能等方麵已取得成效，本文不準（zhǔn）備（bèi）進一步闡述了。在（zài）上（shàng）世紀中（zhōng）葉，伺服機構、直流（liú）閉環調整係統、交流閉環調速係統、步進電機（jī）開環係統（tǒng）已經問世，從90年代以來，運動控製名詞悄然流行，它是相對於電力拖（tuō）動及電機傳動控製而言的一個分支。運動控製是指通過對電機等機電機構的控製，使機電機構產（chǎn）生期望的運動，運動控製為轉（zhuǎn）速、位置、力矩三個參數（shù）的組合控製，較終保證運動參數和運（yùn）動軌（guǐ）跡為予定值。它涵蓋於運載工具、數控機床（CNC）、機械加工生產線、包裝設備、紡織（zhī）、印（yìn）染設備、機器人及多種機電一體化設備和民用設施，所以受到重視。
    較近交流伺服係統的性能/價格比已具有競爭力，特別是全數字式交流永磁伺服電機，DSP嵌入式芯（xīn）片技術的（de）發展，受到青睞（lài），所以前景看好（hǎo）。本文要著重說的，乃是作為主流（liú）伺服係統在運動控製中要求實時性很高，如實時響應時間要求小於1ms、同步傳送（sòng）和抖動小於（yú）1ms，在要求更高的地方（fāng），可能為納秒（miǎo）（ns）級。分布式交流伺服控製係統已經走向市場、羅克韋爾的SERCOS、倫茨的SystemBus及知名的Profibus、Interbus、DevuceNet等均可以完成分布式交流伺服控製，其上層通信仍采用CIP協議及CIPSync規範，才能獲得更（gèng）好的（de）實時性和可互操作性。
    IEEE1588為用於測量和控製（zhì）網絡的分布時鍾定義了一個精確時間同步協議（Preci Sion Time Protocol，PT），它為在以太（tài）網上實現時間（jiān）同步提供了工作原理。CIPSync實現（xiàn）了網絡中不同設備的高精度（+100ns）時間（jiān）同步以（yǐ）及分布式運動控（kòng）製，即包括多個伺服控製器的協同、伺服控製器及多伺服驅動器的協同（tóng）。它借助CIPSync/IEEE1588對於網（wǎng）絡上的各伺服（fú）驅動器的時鍾，結合帶時間（jiān）標記位置信號進行伺服同步，它考慮使用基於以及網的（de）網絡（luò）技術，並且是（shì）適合於精度在（zài）微秒範圍內的複雜（zá）係統（tǒng）的同步。
    CIPSync以（yǐ）外（wài），還有SynqNet運動控製網絡，由Motion Engineering公司開發（fā），支持高性（xìng）能集中控（kòng）製，支持它的伺服電機廠商較多（duō），具有自愈（yù）容錯、精確捕獲技術、易於使用等優點，所以分布式和集中式交流伺（sì）服控製係（xì）統技術應該互相（xiàng）結（jié）合。
   
    二、 工業以太網技術（shù）發展進入新階段
    上文中基金會（huì）現場總線的FFHSE、CIP或EtherNet/IP均為現在（zài）俗（sú）稱的工業以太網，還有這次（cì）FA/PA展會上西（xī）門子（zǐ）等公司的PROFINET，三種均通過IEC61158及IEC61784標準，又2004年1月IEC/C65C/JWG10-13等4個工作組通過（guò）6種（zhǒng）以太網技術工（gōng）作（zuò）IEC的（de）PAS公共可用規範文件，它們是：中國的EPA、德國Beckhoff公司的EtherCAT、IAONA的EPL（EtherNet PowerLink）、日本橫河的V-net、日本東芝的TCnet、法（fǎ）國施耐德的ModbusTCP(RTPS)。當然除這9種以外，采用EtherNet/TCP(UDP)/IP的工業以太網還很多。EPA（EtherNet for Plant Automation）它采（cǎi）用了分段化結構和確定性通信調度控製策略，解決了通信確定（dìng）性、互操作性、開放性等問題，可直接應用於變送器、執行機構、遠程I/O、現場控製櫃等（děng）現場設（shè）備間通（tōng）信（xìn），即做到“E網到（dào）底”，目前正處於（yú）產業化階段。
    選擇（zé）以太（tài）網，還必須把wet技術等互聯網技術在工業上應（yīng）用搞到位，也就是說，要讓相關的人們放心的去瀏覽現（xiàn）場數據，從而在（zài）地域方麵使生產方式發生變化，促進生產力發展。
   
    三、 係統集成、電控儀控一體化、管控一體化（huà）任重道遠：
    係統集成一詞的流行始於80年代（dài）末、90年代初，Integrated System和System Integration，在係統解決方案（àn）（Solution）流行（háng）的今天，已經逐漸界限不（bú）清了（le）。PLC可編程控製器和人機界麵HMI之間，在硬件接口的基礎上，采用DDE動態數據交換發（fā）展到OPC（過程控製的對象鏈接嵌入），是一大進步，近來將與EDDL結合，解決互操作性問題。又（yòu）IEC61131-3在組態方麵對係統集成也影響很大。隨著（zhe）多種現場（chǎng）總線及工業以太網的出（chū）現，又使通信接口產品豐（fēng）富起來，現在不隻是一個產品上有多種接口，而（ér）且各種互聯的接口卡（kǎ）產品也很多，這兩個（gè）展會（huì）上（shàng）均有（yǒu）多家接口產品，如美（měi）國Woodhead公司（sī）、Prosoft公司的產品就有幾十種，可以滿足係統集成的需要。
   
    係統集成技術（shù）的發展，現在已經進入標準化階段。2003年發（fā）布了ISO15745標準，它解決了係統集成的應用需求和接口兩個基本問題，該標準全稱為：工業自動化係統和係統集成——開放係統應用集成框架，分（fèn）為4部分（fèn）：通（tōng）用參考描述、以ISO11898標準為基礎的控製係統的參考描述、以IEC61158標準為基礎的控（kòng）製（zhì）係統（tǒng）參（cān）考描述、以以太網標準為基礎的控製係統的（de）參考描述（shù）。先進部（bù）分提出了開放係統的應用集（jí）成框架（Application Integration Framework，AIF），它定義了一些元素和規則，構成集成模型來（lái）表示應用需求，並開發應用互操作專用規範AIP，這個AIP是接（jiē）口規範的表示形式，並要求開發AIP時，應用UML、XML等來拱和表達。這些（xiē），對係（xì）統集成技術發展起到了裏程碑（bēi）式作用（yòng）。
    係統（tǒng）集（jí）成麵臨的應用需（xū）求中（zhōng），電控、儀控一體化及管控一體化是首要（yào）的問題，而各個用戶企業對這（zhè）兩大主題是既有共性又有個性的需求。電（diàn）控儀控一（yī）體問題（tí）通過上麵（miàn）幾節已（yǐ）經有一定了解。管（guǎn）控（kòng）一體化的三（sān）層結構，這是共性（xìng），其中MES層（céng）是熱點，MESA（Manufacturing Enterprise Solution Association）對MES作如下定（dìng）義（yì）：MES能通過信（xìn）息傳遞對從（cóng）訂單下達到產品完成的（de）整個生產過（guò）程（chéng）進行優化管理。我們以前比較我的注意MES本身，現在，逐漸理解到（dào）應該對係（xì）統集（jí）成的深度給予關注。由於國內在管控一體化項目中滿（mǎn）意度高者較少，所以形成了曠日持久的局麵。一線的應用實踐與計算機專業人員的完善化應該同（tóng）樣受到重（chóng）視。
   
    係統集成、電儀一體化、管控（kòng）一體化是技術問題，也是藝術，要在務實和廣義的人機界麵友好（hǎo）、人機親和力兩方（fāng）麵同時努力，才能使管（guǎn）控（kòng）一體化（huà）的重任完成。

通過以上文章介紹，大家對“電一（yī）體化技術與自動化發展趨勢”比較清楚了吧，更多新聞持續更新中。歡（huān）迎訪問康卓科（kē）技官網：www.cityslive.com