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全球工控机发展趋势大扫描

信息来源:gkong.biz  时间:2011-12-28  浏览次数:229

    2000年世界上工控机市场估计为300~400亿美元,其中DCS60亿美元,嵌入式系统60~70亿美元, FCS20~30亿美元,IPC70~80亿美元,PLC70~80亿美元,数控70~80亿美元。并且每年以10%~15%的速度增长。
    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{TodayHot}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。 DCSl997年销售为45亿美元。在工控机中DCS是受计算机技术影响最大、反应最快的一种。 DCS主要发展趋势为:
    (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{HotTag}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) 小型化
    由于半导体电路高度集成化、封装三维化和电路板插三维化,使NC装置进一步小型化。在NC装置的操作单元用TFT(薄膜晶体管)彩色液品显示器、触模屏取代CRT,厚度仅为CRT的1/4等。
    (7) 高速化
    为实现高速加工,主轴必须高速化,从主轴电动机最高速为18000Or/min。最高进给速度120m/min以上。
    (8) 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(可编程机床控制器)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从已经实用化,但为置换梯形图语言,还需要使用帧控流程图(Src)那样的视图用语言。
    (9) 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。
    (10) 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。
    (11) 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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