工控机产业的未来发展趋势是什么?过去嵌入式工控机主要应用于过程控制,如电、煤、化、油等连续化、流程化的生产过程;制造自动化,如机械、电子、汽车等离散加工的生产过程;单机自动化,如数控机床、智能仪器仪表,机器人、汽车电子化、变频调速电动机、电子化家用电器、医疗器械等产品机电一体化等。而今后,应特别关注工控机应用新的增长点:环保、家庭、公用工程、道路与交通、楼宇与社区、农业与农村等等。
一、工控机的发展趋势
工控机及其应用的发展是与信息化、数字化、智能化的世界潮流和计算机技术、控制技术、网络技术、显示技术的发展密切相关的。在工控机中DCS是受计算机影响大、反应非常快的一种。DCS主要发展趋势为:
1、DCS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DCS,变电站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。
2、DCS工业PC化,由IPC组成DCS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-STD、PC-NC等就是PC-DCS先驱,IPC成为DCS的硬件平台。
3、DCS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(KEB)和专家系统(ES)的应用,如自学习控制、远距离诊断、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、智能人机接口、可编程调节器相继出现。
4、DCS向综合方向发展,由于标准化数据通信链路和网络的发展,将各种单(多)回路调节器、PLC、工业PC、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。
二、PLC
目前,全世界约有PLC生产厂家约200家,生产300多个品种。全球PLC发运件数1998年为1456万件,1999年为1620万件,2000年达到1778万件。在1995年发运的PLC中,按终用户分:汽车占23%;粮食加工占有16.4%;化学/制药占14.6%;金属/矿山占11.5%;纸浆/造纸占11.3%;其它占23.6%。由于CIMS、工程自动化和过程控制等大系统和复杂的应用要求,PLC主要发展趋势为:
1、高功能、高速度、大容量、加大模拟量的发展方向,形成与DCS相抗争的大系统。
2、网络化和通信 强化通信能力是PLC重要发展方向。网络以太化已经很成功,并注意到现场总线的发展。
3、编程语言多样化IEC61131-3规定了5种编程语言:梯形图、顺序功能图、功能块图、结构文本。
三、 数控装置
1、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。
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、小型化:由于半导体电路高度集成化、封装三维化、电路板插三维化、使NC装置进一步小型化,在NC装置的操作单元用TFT彩色液晶显示器、触摸屏取代CRT,厚度仅为CRT的1/4等。
4、高功能的数控系统向综合自动化方向发展:为适应FMS、CIMS、无人化工厂的要求,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。
5、高速化:所谓三高是指高的主轴转速、高的快速移动速度和高的换刀速度。为实现高速加工,主轴必须高速化,AC主轴马达高速为180000转/分;高进给速度120米/分;换刀速度1s;加速度2g。
6、高效化:实现高效加工,缩短非切削时间和加工周期的关键是提高PMC的处理器,随着处理内容复杂化,PMC的编程语言成了问题,虽然C语言和PASCAL已经实用化,但为置换梯形图语言,还需要使用顺控流程图那样的视图用语言。
7、机械智能化: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因温度、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。这种传感器自身具有信号处理功能,所以叫智能传感器。人工智能将实用于处理信号的PMC中。
8、PC化:由大规模集成电路制造技术的高度发展,PC硬件结构做得很小,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机的软件为丰富。PC机功能已经很强,CAD/CAM的软件已由小型机,工作站移植到PC机,三维图形显示及工艺数据已经在PC机上建立。因此,PC机已成为开发CNC系统的重要的资源与途径。
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