IPC行業(yè)未來發(fā)展趨勢如何?以往工業(yè)控制計算機(jī)主要應(yīng)用于電氣、煤化、油化等連續(xù)化、流程化的過程控制;制造自動化主要應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車等離散加工的生產(chǎn)過程;單機(jī)自動化主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、智能儀表、機(jī)器人、電動汽車、變頻調(diào)速電機(jī)、電動家電、醫(yī)療器械等產(chǎn)品的機(jī)電一體化。在未來, IPC應(yīng)用將有新的增長點(diǎn):環(huán)保、住宅、公用工程、道路和交通、建筑和社區(qū)、農(nóng)業(yè)和農(nóng)村等。
一、IPC技術(shù)的發(fā)展動向
IPC及其應(yīng)用的發(fā)展與信息化、數(shù)字化、智能化的世界潮流以及計算機(jī)、控制、網(wǎng)絡(luò)、顯示等技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。IPC中的 DCS受計算機(jī)影響很大,而且反應(yīng)速度很快。數(shù)字控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢:
1、 DCS專業(yè)化, DCS為了更好地適應(yīng)各個相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用,要進(jìn)一步了解該專業(yè)的工藝及應(yīng)用要求,逐步形成如核電 DCS,變電站 DCS,玻璃 DCS,水泥 DCS等。
2、DCS工業(yè) PC,由 IPC構(gòu)成 DCS已成為一大趨勢, PC作為 DCS的操作站或節(jié)點(diǎn)機(jī)已經(jīng)非常普遍,PC-PLC、PC-STD、PC-NC等是PC-DCS的先驅(qū), IPC成為 DCS的硬件平臺。
3、 DCS向智能化方向發(fā)展,由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理技能等方面的發(fā)展,特別是知識庫系統(tǒng)和自學(xué)習(xí)控制、遠(yuǎn)程診斷、自尋優(yōu)等專家系統(tǒng)的應(yīng)用,使 DCS在各個層次上都能實現(xiàn)人工智能。類似于 FF現(xiàn)場總線,基于微處理器的智能設(shè)備,如智能 I/O PID控制,智能傳感器,變送器,執(zhí)行機(jī)構(gòu),智能人機(jī)接口,可編程調(diào)節(jié)器等相繼出現(xiàn)。
4、 DCS向一體化方向發(fā)展,由于數(shù)據(jù)通信鏈路和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展,各種單(多)回路調(diào)整器、 PLC、工業(yè) PC、 NC等工業(yè)控制設(shè)備組成了大系統(tǒng),滿足了工廠自動化的要求,適應(yīng)了開放式的大趨勢。
二、PLC
現(xiàn)在全球有大約200家 PLC生產(chǎn)廠家,生產(chǎn)的品種超過300個。1998年、1999年和2000年 PLC的發(fā)貨量分別為1456萬件、1620萬件和1778萬件。從1995年起, PLC就按最終用戶劃分:汽車占23%;食品加工占16.4%;化學(xué)/制藥占14.6%;金屬/礦山占11.5%;紙漿/造紙占11.3%;其他23.6%。隨著 CIMS、工程自動化、過程控制等復(fù)雜大系統(tǒng)的應(yīng)用需求, PLC的發(fā)展趨勢主要如下:
高功能,高速度,大容量,增加模擬量的發(fā)展方向,形成與 DCS相抗衡的大系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)通信能力的增強(qiáng)是 PLC技術(shù)發(fā)展的一個重要方向?;ヂ?lián)網(wǎng)以太化已經(jīng)取得了成功,現(xiàn)場總線也在不斷發(fā)展。
編程語言多樣化IEC61131-3規(guī)定了5種編程語言:梯形圖,函數(shù)順序圖,函數(shù)塊圖,結(jié)構(gòu)圖。
三、.數(shù)字控制設(shè)備
方便使用:改進(jìn)人機(jī)界面,簡化程序,操作面板使用符號鍵,盡量采用對話式等,方便用戶使用。
交流伺服化:交流伺服系統(tǒng)的恒功率范圍達(dá)到了1:4,速度范圍可達(dá)到:1:1000,與直流伺服基本相當(dāng)。體積小、價格低、可靠性高的交流伺服越來越廣泛的應(yīng)用
小型化:由于半導(dǎo)體電路具有高集成度,封裝三維化,線路板插式三維化,使得 NC設(shè)備進(jìn)一步小型化,在 NC設(shè)備的操作單元上, CRT被 TFT彩色液晶顯示器、觸摸屏等代替,厚度只有 CRT的1/4等等。
功能齊全的數(shù)控系統(tǒng)向綜合自動化方向發(fā)展:為適應(yīng) FMS、 CIMS、無人工廠等要求,與機(jī)器人、自動化小車、自動診斷跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合,發(fā)展控制管理一體化系統(tǒng),已成為國際數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。
高速:所謂的“三高”,就是高主軸轉(zhuǎn)速、快運(yùn)動速度和高換刀速度。為了實現(xiàn)高速加工,需要對主軸進(jìn)行高速化處理, AC主軸馬達(dá)的高速轉(zhuǎn)速為180000轉(zhuǎn)/分;高進(jìn)給速度120米/分;換刀速度1 s;加速度2 g。
高效率:實現(xiàn)高效率加工,縮短非切削時間和加工周期的關(guān)鍵是提高 PMC處理器的性能,當(dāng)處理內(nèi)容復(fù)雜時, PMC的編程語言就成了問題,盡管 C語言和 PASCAL已被實際使用,但是為了替代梯形圖語言,還需要像順流圖一樣的視圖式語言。
機(jī)械智能化:在數(shù)控領(lǐng)域中是一項新技術(shù),所謂機(jī)械智能化功能,是指能夠?qū)τ捎跍囟取C(jī)械載荷等因素引起的機(jī)械變形進(jìn)行自我補(bǔ)償?shù)墓δ?。其中包括檢測主軸負(fù)載、主軸及機(jī)座變形的傳感器,以及處理傳感器輸出信號的電路。該傳感器本身具有信號處理功能,故稱為智能傳感器。AI將被應(yīng)用到 PMC處理信號。
PC化:大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高度發(fā)展, PC硬件結(jié)構(gòu)做得很小, CPU運(yùn)行速度越來越快,存儲容量也越來越大。大規(guī)模生產(chǎn)的個人電腦,成本大大降低,可靠性不斷提高。電腦的開放, Windows的應(yīng)用,更多技術(shù)人員的應(yīng)用與軟件開發(fā),使得電腦的軟件更加豐富。計算機(jī)的功能已經(jīng)十分強(qiáng)大,計算機(jī)的 CAD/CAM軟件也由小型化、工作站移植到 PC上,并在 PC上建立了三維圖形顯示和工藝數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。所以 PC已經(jīng)成為 CNC系統(tǒng)開發(fā)的重要資源和手段。
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