距本届展会开幕

青岛国际博览中心
2018年8月2-6日

新闻中心 新闻中心

PC控制技术:描绘“融合”的技术愿景

                                                             来源:今日自动化

日渐受捧的PC控制技术

  顾名思义,PC 控制技术即用计算机来实现生产过程自动控制的技术,是自动控制技术和计算机技术相结合的产物,通常由控制计算机本体(包括硬件、软件和网络结构)和受控对象两大部分组成。

  早在20世纪90年代初,PC技术就吹响了进军工业领域的号角,但众所周知,由于PLC专门为工业控制所设计的特点,使其在很多工业应用场合取得了很大的优势,一度是主流的工业控制器。

  2000 年以后,现代化工业化的进程加速向前推进,企业用户对生产过程的控制也提出了更高的要求,其对成本的控制也变得日趋严格,这就迫使企业管理者、工程师去获取更多来自工控现场的信息,实现从现场控制到监控、管理、决策、商务等各个层次的信息交换与集成,从而提高生产效率、提高市场竞争能力。

  “随着近年来智能制造的发展,工业控制对控制器的要求逐渐发生变化,尤其是在高效解决生产线的控制、机器人的控制、运动控制、视觉系统,甚至RFID系统等个性化控制方面,传统PLC的局限性越来越凸显。”PLCopen中国组织主席彭瑜如是说。

  例如,通讯方式的多样化、设备的互用性、企业的信息化集成等需求与日俱增,而在同一系统中实现多功能、多模块的集成,也是更加现实的趋势。要满足这样的需求趋势,PLC则需要增加很多专用硬件及软件设备来实现这些新需求,这就大大增加了用户的成本,而且调试也比较困难。从根本上讲,PLC相对封闭的架构不得不说是一个重要的原因。

  而PC技术在这方面则有比较明显的优势。首先,其在软件功能和开放性上的优势显而易见,同时也具有更强运算能力的CPU,其在组网、图形化显示等方面也更强。在可靠性与实时性等方面,PC则在不断完善。“尤其是对于智能制造中复杂的算法,经典的PLC实施起来恐怕勉为其难,PC控制则是好的替代方案。”彭瑜补充说。

  与此同时,集成电路产业的繁荣也为PC控制技术提供了良好的发展基础,采用INTEL的低功耗芯片,可以很好地发挥PC的优势。彭瑜指出,对于很多特定行业的用户来说,只要有合适的软件开发平台,PC控制技术无疑是更好的选择,“尤其是智能制造对个性化控制要求较高,对软件的依赖性增强,要求CPU的处理能力和主钟频率足够高,PC控制更具优越性。”

  据了解,在数控机床、工业机器人等需大量轨迹插补运算的运动控制中,基于PC的控制系统由于其丰富的软件资源而得到越来越广泛的应用。在这类系统中,坐标变换、轨迹规划、插补运算等均由计算机完成。“在一些中型自动化企业中,基于PC 的控制技术发展前景良好,能够把CNC(数控系统)、工业机器人和视觉系统等生产线中的各个环节融合起来,进行统筹控制。”彭瑜强调,“不仅如此,在众多控制技术中,基于PC 的控制技术所需成本相对更低。”

  除集成性高和成本低廉以外,PC 控制技术对生产效率的提升一样不容小觑。“曾经需要多个环节共同完成的生产流程,通过模块化的PC 控制技术,采用一个控制器就可以对整条生产线进行控制。”彭瑜继续介绍道,“以某灌装生产线为例,这项技术可将每小时的产量从2 万~3 万瓶提升至10 余万瓶。”

  会统筹、懂自学的“多面手”

  从十八世纪至今,世界经历的三次工业革命均带来了生产力的巨大跃升,并突破了到当时技术发展水平的限制,造就了里程碑式的机械时代、电气时代和信息技术时代。而今天,日渐密集的物联网和快速发展的智慧技术正昭示着第四次工业革命的到来。当“工业4.0”在2013 年汉诺威工业博览会被正式提出之时,就隐然成为了一些国家的工业发展战略。“工业4.0”旨在通过通讯和智能联网功能使得生产过程更加灵活、高效并具有可持续发展性,从而提高国家工业的竞争力。

  该战略的提出也让众多企业看到了自身发展和进阶的契机。以德国倍福自动化有限公司(以下简称“倍福”)为例,作为最早提出“信息技术和自动化技术融合”理念的先行者之一,倍福早在25 年前就通过基于 PC 的控制技术为此次工业革命奠定了坚实的基础,这项控制技术为未来的工业自动化解决方案提供了极佳的控制架构。

  倍福认为,控制技术作为该方案的主要组成部分,其潜能还远远没有被激发出来,成熟的通讯方法、信息技术和自动化技术的不断融合将给基于PC 的控制技术带来极佳的发展契机。随着PC 成为越来越多用户使用的技术平台,倍福的自动化设备规范、EtherCAT 自动化协议和OPC统计架构也结合了起来,为用户实现工业4.0 提供了各种重要资源。

  倍福对践行工业4.0 的信心来源于其PC 控制技术在各行业的丰富应用。

  在工业机器人控制解决方案方面,倍福的“科技自动化”可以将诸如 PLC、HMI、运动控制、安全技术和机器人技术等不同的控制组件,以及高级测量功能和状态监测功能整合在一台标准的基于 PC 的控制平台上,通过充分利用现代处理器的多核技术,倍福使得应用于机器人的复杂数学算法可以在单独的内核上执行。在此过程中,用户不仅可以在同步和工艺优化方面获益,还可以从减少硬件数量、降低工程费用等方面带来的成本效益中得到诸多好处。

  在张力控制解决方案方面,随着用户对产品质量要求的不断提高和智能控制理论的发展,倍福开发了补偿控制和自适应PID 控制方法。采用倍福开发的PC 控制技术,可以在系统参数发生变化的时候自动调整控制器参数,从而适应控制对象的特性变化,使被控对象的特性达到最优。由于基于模糊神经网络的智能张力控制系统并不依赖系统模型,所以该系统具有自学习和自适应能力,能够使得控制更加智能化和简单快捷。倍福预测,具备卷取智能张力、自适应控制和模糊神经网络控制的控制系统将成为张力控制系统的主要发展方向。

  除在工业机器人控制和张力控制以外,倍福在CNC 加工控制、包装设备系统、成型工艺金属板材加工控制、激光切割控制、温度控制、木工机械控制,以及风力发电机组控制、PV 和CSP 系统发电场设备、光伏制造领域都有基于PC 控制技术的成熟解决方案和丰富应用案例。这些倍福所拥有的PC 控制技术可为用户的整合方案提供理想的“工具箱”,用户把这些控制器集成到各自的生产系统中,让这些控制器与数据库进行通讯,并通过互联网实现包括远程维护在内的各种基于云计算的服务。

  基于PC 的控制技术使得生产系统和软件模块无缝集成到同一系统成为了可能。它们不仅可以实现相互间的通讯,还可以与上游生产规划和控制系统进行通讯。因此,如果在作业计划或目前的生产运行中出现任何变化,都可以让生产流程做出即时的相应调整。这些技术已经在实际应用中得到了验证。然而毋庸置疑的是,要全面实现工业4.0 中对PC 控制的要求,仍然需要在未来几年里开展更多的研究和开发工作。

  大势所趋的“融合”愿景

  不难发现,相比其他控制技术,PC 控制技术的优势主要体现在硬件和软件两个方面。从软件上看,PC 控制技术的主要作用就是利用计算机的高效运算功能、管理与监控能力以及丰富的软件资源,实现更加复杂的算法,从而进一步丰富运动控制方法;而从硬件上看,作为通用技术平台,PC 可以建立具有开放式模块化结构的伺服运动控制系统,可在高性能的硬件支持下,为进一步研制和开发更高性能的智能型伺服模板打下基础,还可满足工厂自动化规模越来越大的要求。

  在这种情况下,拥有诸多优势的PC 控制技术正在以一种潜移默化地进入曾一度属于其他控制技术的领域。比如,众多的PLC 生产商已经开始生产基于PC 技术的控制器。“现在市场上销售的一些控制器,虽然有着传统PLC 的外形,但其采用的却是基于PC 的控制技术,我们可以把这类产品称作‘现代PLC’。”谈到工业控制技术的发展,彭瑜感触颇深,“PC 控制技术和PLC 并不是对立的,而是相互融合的,工控技术的发展是一个扬长避短和博采众长的过程。”此外,他还表示一个成熟的自动化厂商应该有一个成熟的、工具性的软件开发平台,借此缩短开发时间、确保产品质量,并帮助行业逐渐形成规范的技术标准。

  尽管目前国际公认的标准尚未建立,但已有很多用户日益倾向于采用一些通用性较强的产品,相信在不久的将来,PC 控制技术将不断精进并同其他控制技术一道走向融合,为工业控制用户带来更多应用方面的便捷和技术上的惊喜。

青岛自动化展   自动化展    机器人展    仪器仪表展


品牌参展
机床展   青岛机床展  青岛机床展会   青岛机床展览会   青岛金诺机床展   金诺机床展  金诺会展
Copyright © 2007 - 2015 青岛金诺国际会展有限公司 www.jinnoc.com Inc. All Rights Reserved.
服务热线: 0532—55552933 传真:0532—55552903 Email:cuixueping007@163.com