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自动化技术和机电一体化技术发展趋势

自动化技术和机电一体化技术发展趋势

点击数:7778 次   录入时间:03-04 11:49:09   整理:http://www.55dianzi.com   电工文摘
    交流变频交流同步伺服交流异步伺服

    速度控制范围小精度低范围大精度高范围大精度高

    位置控制无高精度高精度

    转矩控制转矩提升转矩可控制转矩可控制

    零速力矩锁定无有有

    过载能力较小大大

    电机结构简单较复杂简单

    电机功率范围大小大

    电机价格低高低

    电机转动惯量大中、小大

    控制器与电机电流匹配即可必须对应配套电流匹配即可

    编码器非必配必配必配

    表1交流变频、同步伺服、异步伺服性能比较表(根据时光科技资料)

五、工业以太网技术发展进入新阶段

    上文中基金会现场总线的FFHSE、CIP或EtherNet/IP均为现在俗称的工业以太网,还有这次FA/PA展会上西门子等公司的PROFINET,三种均通过IEC61158及IEC61784标准,又2004年1月IEC/C65C/JWG10-13等4个工作组通过6种以太网技术工作IEC的PAS公共可用规范文件,它们是:中国的EPA、德国Beckhoff公司的EtherCAT、IAONA的EPL(EtherNetPowerLink)、日本横河的V-net、日本东芝的TCnet、法国施耐德的ModbusTCP(RTPS)。当然除这9种以外,采用EtherNet/TCP(UDP)/IP的工业以太网还很多。EPA(EtherNetforPlantAutomation)它采用了分段化结构和确定性通信调度控制策略,解决了通信确定性、互操作性、开放性等问题,可直接应用于变送器、执行机构、远程I/O、现场控制器等现场设备间通信,即做到“E网到底”,目前正处于产业化阶段。

    鉴于上节已就运动控制要求系统实时性高,而阐述了CIPSync或Ethernet/IP采用IEEE1588精确时间同步协议,达到实时性为微秒级,因这是要增加一个“加速”的芯片等等……,所以本文不准备进一步对提高工业以太网实时性的方案赘述了。我只是想对面大量广的实时性要求不那么高的一般工业以太网进行一番梳理。我们知道,一般以太网以其应用广、成本低、软硬件资源丰富,可持续发展潜力大、易于和Internet相连等优点(注意把握住这些优点),而由商业扩展到工业领域,形成工业以太网后,对其环境适应性、可靠性、安全性、安装方便等方面进行了强化,已能满足许多低成本自动化场合的数据采集系统、管控一体化系统的需要。这些年来,又随着100M、1000M高速以太网、交换式以太网、环网冗余等技术的普及,通信的确定性、安全性、实时性有了很大提高,加上全双工通信、虚拟局域网、质量服务等技术的应用,一般工业以太网实时响应时间已达到5—10ms,这对于流程工业的安全系统及离散工业的一般工厂自动化系统及全厂管控一体化系统可以满足要求,所以应在国内花大力气使之形成一支设备生产成套、工程设计施工安装的产业化队伍,相应的工业标准也要跟上去。让一般工业以太网在实际应用中产生效益,从而推动工业以太网技术发展。

    选择以太网,还必须把wet技术等互联网技术在工业上应用搞到位,也就是说,要让相关的人们放心的去浏览现场数据,从而在地域方面使生产方式发生变化,促进生产力发展。

    六、系统集成、电控仪控一体化、管控一体化任重道远:

    系统集成一词的流行始于80年代末、90年代初,IntegratedSystem和SystemIntegration,在系统解决方案(Solution)流行的今天,已经逐渐界限不清了。PLC可编程控制器和人机界面HMI之间,在硬件接口的基础上,采用DDE动态数据交换发展到OPC(过程控制的对象链接嵌入),是一大进步,近来将与EDDL结合,解决互操作性问题。又IEC61131-3在组态方面对系统集成也影响很大。随着多种现场总线及工业以太网的出现,又使通信接口产品丰富起来,现在不只是一个产品上有多种接口,而且各种互联的接口卡产品也很多,这两个展会上均有多家接口产品,如美国Woodhead公司、Prosoft公司的产品就有几十种,可以满足系统集成的需要。

    系统集成技术的发展,现在已经进入标准化阶段。2003年发布了ISO15745标准,它解决了系统集成的应用需求和接口两个基本问题,该标准全称为:工业自动化系统和系统集成——开放系统应用集成框架,分为4部分:通用参考描述、以ISO11898标准为基础的控制系统的参考描述、以IEC61158标准为基础的控制系统参考描述、以以太网标准为基础的控制系统的参考描述。第一部分提出了开放系统的应用集成框架(ApplicationIntegrationFramework,AIF),它定义了一些元素和规则,构成集成模型来表示应用需求,并开发应用互操作专用规范AIP,这个AIP是接口规范的表示形式,并要求开发AIP时,应用UML、XML等来拱和表达。这些,对系统集成技术发展起到了里程碑式作用。

    系统集成面临的应用需求中,电控、仪控一体化及管控一体化是首要的问题,而各个用户企业对这两大主题是既有共性又有个性的需求。电控仪控一体问题通过上面几节已经有一定了解。管控一体化的三层结构,这是共性,其中MES层是热点,MESA(ManufacturingEnterpriseSolutionAssociation)对MES作如下定义:MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。我们以前比较我的注意MES本身,现在,逐渐理解到应该对系统集成的深度给予关注。由于国内在管控一体化项目中满意度高者较少,所以形成了旷日持久的局面。一线的应用实践与计算机专业人员的完善化应该同样受到重视。

    系统集成、电仪一体化、管控一体化是技术问题,也是艺术,要在务实和广义的人机界面友好、人机亲和力两方面同时努力,才能使管控一体化的重任完成。

    七、结束语

    我国人口众多,经济总量大,加之近年发展速度快,如2004年钢产量已达2.7亿吨,今年将达到3.2亿吨;炼油能力已达1.4亿吨/年,2010年将提升至2.2亿吨/年;乙烯将由2003年的500万吨/年,升至900万吨/年;发电装机容量2004年底达4.4亿KW,2005年底将达5亿KW。这些还相伴有与衣食住行有关的汽车制造业、造船业、飞机制造业、建筑业、医药食品服装制造业的快速发展,这样将使我国自动化和机电一体化行业形成一个很好的舞台,让全世界都刮目相看,纷纷在这个舞台上竞争风流,当然最大的受益者将是我们,让我们珍惜这个大好机会吧。

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