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未来工控机发展前景趋势分析

数读市场中国仪表网2010年03月19日 14:03人气:4623

       导读:  随着社会信息化的不断深入,关键性行业的关键任务将越来越多地依靠工控机,而以IPC为基础的低成本工业控制自动化正在成为主流,本土工控机厂商所受到的重视程度也越来越高。

     工控机即工业控制计算机,是一种采用总线结构,对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征,如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口,并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊,属于中间产品,是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。

     随着社会信息化的不断深入,关键性行业的关键任务将越来越多地依靠工控机,而以IPC为基础的低成本工业控制自动化正在成为主流,本土工控机厂商所受到的重视程度也越来越高。随着电力、冶金、石化、环保、交通、建筑等行业的迅速发展,从数字家庭用的机顶盒、数字电视,到银行柜员机、高速公路收费系统、加油站管理、制造业生产线控制,金融、政府、国防等行业信息化需求不断增加,对工控机的需求很大,工控机市场发展前景十分广阔。

  发展趋势分析

  1、DCS(集散控制系统)的发展趋势

  虽然以现场总线为基础的FCS发展很快,并将最终取代传统的DCS,但Fcs发展有很多工作要做,如统一标准,仪表智能化等。另外传统控制系统的维护和改造还需要DCS,因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个较长的过程。

  当前工控机仍以大系统、分散对象、连续生产过程(如:冶金、石化、电力)为主,采用分布式系统结构的分散型控制系统仍在发展。由于开放结构和集成技术的发展,促使大型分散型控制系统销售增加。

  (1)向综合方向发展

  由于标准化数据通信线路和通信网络的发展,将各种单(多)回路调节器、PLC、工业比、NC等工控设备构成大系统,以满足工厂自动化要求,并适应开放化的大趋势。

  (2)向智能化方向发展

  由于数据库系统、推理机能等的发展,尤其是知识库系统(KBS)和专家系统(ES)的应用,如自学习控制、远距离诊断和自寻优等,人工智能会在DCS各级实现。和FF现场总线类似,以微处理器为基础的智能设备,如智能I/O智能PID控制、智能传感器、变送器、执行器、智能人接口及可编程调节器相继出现。

  (3)工业PC化

  由于巩组成此S成为一大趋势,PC作为DCS的操作站或节点机已经很普遍.PC—PLC、PC—S,19、Pc—Nc等就是Pc—Dcs先驱。

  (4)专业化

  DCS为更适合各相应领域的应用,就要进一步了解这个专业的工艺和应用要求,以逐步形成如核电站此S,变电钻DGS、玻璃DCS及水泥DCS等。

  2、数控装置的发展趋势

  80年代以来,为适应FMC、FMS、CAM、CIMS的发展需要,数控装置采用大规模、超大规模集成电路,提高了柔性,功能和效率。

  (1)PC化

  由于大规模集成电路制造技术的高度发展,PC硬件结构做得更小,CPU的运行速度越来越高,存储容量很大。PC机大批量生产,成本大大降低,可靠性不断提高。PC机的开放性,Windows的应用,更多的技术人员的应用和软件开发,使PC机的软件极为丰富。PC机功能已经很强,CAD/CAM的软件已大量由小型机,工作站向PC机移植,三维图形显示工艺数据已经在PC机上建立。因此,PC机已成为开发CNC系统的重要资源与途径。

  (2)交流伺服化

  交流伺服系统恒功率范围已做到1:4,速度范围可达到1:1000,基本与直流伺服相当。交流伺服体积小,价格低,可靠性高,应用越来越广泛。

  (3)高功能的数控系统向综合自动化方向发展

  为适应FMS、CIMS、无人工厂的要求,发展与机器人、自动化小车、自动诊断跟踪监视系统等的相互联合,发展控制与管理集成系统,已成为国际上数控系统的方向。

  (4)方便使用

  改善人机接口,简化编程、操作面板使用符号键,尽量采用对话方式等,以方便用户使用。

  (5)柔性化和系统化

  目前数控系统均采用模块结构,其功能覆盖面大,从三轴两联动的机床到多达24轴以上的柔性加工单元。

  (6)高精度

  提高加工精度,高分1辨率旋转编码器必不可少。为在超精密加工领域能实现0.O01um的精度,必须开发超高分辨率的编码器,O.0001um最小设定单位的NC装置。为在加工中即使负荷变动伺服系统的特性也保持不变,还需采用控制和鲁棒(Robust)控制。在伺服系统的控制中,用高速微处理器,采用基于现代控制论前馈控制、二自由度控制、学习控制等。其数字控制系统的跟踪误差不超过2um。

  (7)机械智能化

  它在NC领域内是一种新技术,所谓机械智能化功能,是指机械自身可补偿温度、机械负荷等引起的机械变形的功能。这就需要检测主轴负荷、主轴及机座变形的传感器和处理传感器输出信号的电路。

  (8)诊断维修智能化

  故障的诊断与维修是NC的重要技术。基于AI专家系统的故障诊断已存在,现在主要是建立用于诊断故障的数据库。把NC装置通过internet和Internet与中央计算机相连接,使其具有远距离诊断的功能。

  进一步的发展是预维修系统,即在故障将要发生前把将要发生故障的部件更换下来的系统,它需要通过智能传感器、高速PMC及大型数据库来实现。

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