英威騰工業(yè)技術(shù):打造高性能運動控制的“中國化”

文:2015年第六期

□ 上海英威騰工業(yè)技術(shù)有限公司副總經(jīng)理趙一凡

    在11月落幕的第17屆中國國際工業(yè)博覽會上,中國工控界領(lǐng)軍集團英威騰攜旗下數(shù)家子公司精彩亮相,全面系統(tǒng)展示“工業(yè)4.0”背景下“物聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)自動化系統(tǒng)解決方案”最新成果,并推出最新亮點產(chǎn)品——在技術(shù)及應(yīng)用層面,具備國內(nèi)一流水準比肩國際巨頭產(chǎn)品實力的DA200系列,為中國伺服業(yè)界用戶帶來全新選擇。

    作為此款明星產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)造者的英威騰子公司——上海英威騰工業(yè)技術(shù)有限公司(原上海御能動力科技有限公司)自2005年成立以來,在多名自動控制領(lǐng)域卓有建樹的留美博士領(lǐng)導下,成功將海外知名大型企業(yè)數(shù)十年技術(shù)開發(fā)和管理經(jīng)驗移植國內(nèi),打造出中國運動控制業(yè)界極具實力的集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)于一體的科技創(chuàng)新型公司,在中國制造業(yè)升級中綻放著別樣精彩。

    為探究新品細節(jié)及英威騰工業(yè)技術(shù)最新進展,《伺服與運動控制》特別采訪到上海英威騰工業(yè)技術(shù)有限公司副總經(jīng)理趙一凡博士,其在訪問中不僅就新品及公司動態(tài)進行了分享,更對當下運動控制業(yè)界發(fā)展進行了較為深度的剖析。

面向高性能市場的DA200系列
    歷經(jīng)五天人潮涌動的工博會,英威騰再次載譽而歸!明星產(chǎn)品DA200系列正式發(fā)布?!端欧c運動控制》注意到,這是2015工博會上少有的高性能國產(chǎn)伺服新品推出,也是為數(shù)不多的具備與國外巨頭高性能產(chǎn)品競爭的國產(chǎn)運動控制新系列。據(jù)介紹,DA200交流伺服系統(tǒng)為英威騰工業(yè)技術(shù)歷時3年精心打造,在產(chǎn)品性能、功能、易用性、可靠性上均有長足進步。正式發(fā)布前,DA200交流伺服系統(tǒng)已通過英威騰IPD產(chǎn)品嚴格開發(fā)流程,在機器人、鉆攻中心、經(jīng)編機、膜切機、精雕機等高速高精場合獲得高效應(yīng)用,軸數(shù)已達5000-6000個。

    其主要特色不僅表現(xiàn)在寬泛功率范圍(50W-15kW),寬輸入電壓(單相220V、三相220V和三相380V),高速度響應(yīng)頻率,多種控制方式(脈沖信號、總線通信,支持CANopen、Profibus-DP、EtherCAT等通訊協(xié)議)等高性能伺服必備要素上,還呈現(xiàn)為全閉環(huán)、電子凸輪,支持2500線增量式/17、20、23位絕對值/16位旋轉(zhuǎn)變壓器編碼器,以及離線/在線慣量辨識,自適應(yīng)振動抑制,擾動觀測器,速度觀測器功能等英威騰伺服自身技術(shù)融合特色上。

    趙一凡博士表示,DA200系列是英威騰工業(yè)技術(shù)兩三年內(nèi)主推產(chǎn)品。推出前,英威騰工業(yè)技術(shù)通過調(diào)研了解到目前伺服市場基本現(xiàn)狀:70-80%依然為國外品牌,國內(nèi)品牌只占據(jù)20-30%,并且國內(nèi)品牌中低端產(chǎn)品偏多,而國外品牌除高端外,在中低端市場也占有較大的份額。此種情況下,國內(nèi)品牌該如何突圍?英威騰工業(yè)技術(shù)又如何立足市場并成長?成立之初,英威騰工業(yè)技術(shù)便將公司定位為打破發(fā)達國家運動控制技術(shù)壟斷,沖擊發(fā)達國家運動控制價格體系,讓利于用戶,提供更實惠更高品質(zhì)產(chǎn)品與方案的高新技術(shù)企業(yè)。圍繞這一定位,新形勢下,英威騰工業(yè)技術(shù)公司可行的道路(或者目標)是:將產(chǎn)品功能、性能及可靠性做到同國際一線品牌接近甚至超越,再通過服務(wù)及整體性價比優(yōu)勢助力,從市場中脫穎而出。

通用伺服的建設(shè)與應(yīng)用
    現(xiàn)在隨DA200系列的推出,英威騰工業(yè)技術(shù)朝這一目標越來越近了。趙一凡博士認為,產(chǎn)品高性能,國外技術(shù)壟斷打破的最終實現(xiàn),需從客戶層面考慮,即客戶需要什么。根據(jù)調(diào)查,目前客戶急需的是定位整定時間更短、定位精度更高、動態(tài)響應(yīng)更快、魯棒性更強的靈活性智能性產(chǎn)品。這些高性能產(chǎn)品表現(xiàn),新系列該如何實現(xiàn)呢?趙一凡博士介紹道,DA200系列為通用伺服產(chǎn)品。通用伺服的高性能實現(xiàn),關(guān)鍵在于完美閉環(huán)控制的實現(xiàn)。而閉環(huán)控制包括力矩環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)三個控制系統(tǒng),這三個控制系統(tǒng)的寬帶與精度表現(xiàn)是伺服其他性能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過對這三個控制系統(tǒng)進行優(yōu)化,目前英威騰通用伺服力矩控制可做到2500-3000HZ(目前國內(nèi)能做到此力矩控制的還較少);速度環(huán)上,一般大功率應(yīng)用場合頻率可做到200-300HZ,英威騰通用伺服系統(tǒng)則可做到接近1000HZ的速度環(huán)帶寬,位置控制整定時間可短至1ms。此外,在易用性、慣量辨識、振動抑制(中高頻或者特別低頻的振動)上,英威騰通用伺服均展現(xiàn)極佳優(yōu)勢??蛻舨粌H調(diào)試方便,在機械擾動及設(shè)備參數(shù)變化波動下,產(chǎn)品同樣可保持很好的穩(wěn)定性。

    這些英威騰通用伺服平臺的技術(shù)成果在新品DA200系列上,均有較好體現(xiàn)。現(xiàn)場中,英威騰特別設(shè)置了DA200系列演示系統(tǒng),演繹這些技術(shù)成果展現(xiàn)的關(guān)鍵性能:其一、擾動抑制與高精度補償功能,通過圓軌跡加工動作,在1000倍放大顯像下看到過象限加工凸起5微米改善為1微米,大大地提升加工精度和表面光潔度;其二、低頻振動抑制功能,通過直線點位動作展示投入振動抑制功能對長臂振動改善效果。低頻振動抑制功能可用于抑制各種機械的機械共振及機器人手臂前端的振動,可明顯提高機臺或手臂的平穩(wěn)性,最終提高機械的加工精度。

    這些關(guān)鍵性能也最終通過應(yīng)用獲得檢驗,取得不俗表現(xiàn)。現(xiàn)場中,對控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)、精度、定位、可靠性、穩(wěn)定性具有高要求的新一代六軸機器人控制系統(tǒng)、自動飲料機演示系統(tǒng)、全自動高速排盤機系統(tǒng)解決方案、高速鉆攻中心解決方案均有DA200伺服系統(tǒng)的匹配應(yīng)用。受場地所限未展示的高光機、LED加工機上,DA200系列同樣能完整滿足精度與速度高要求,詮釋高端市場強大應(yīng)用能力。

專用伺服建設(shè)及解決方案的提供
    除DA200系列,趙一凡博士透露,英威騰工業(yè)技術(shù)接下來將進行HD300系列平臺的建設(shè)與行業(yè)拓展工作。HD300系列高性能產(chǎn)品預(yù)計將在明年發(fā)布。重點拓展行業(yè)包括機器人、高速/高精密金屬切削機床等。趙一凡博士進一步表示,英威騰工業(yè)技術(shù)注重的是產(chǎn)品平臺概念,通用與專用概念相對弱化。之前的專用伺服產(chǎn)品多針對一兩個行業(yè)或者一兩類特別工藝需求開發(fā)。例如MH500電液伺服系統(tǒng)針對各類液壓系統(tǒng)和注塑機節(jié)能改造專用開發(fā),MP500油田抽油機伺服系統(tǒng)針對油田抽油機特定工藝需求開發(fā),SL310織機電子送經(jīng)系統(tǒng)、SL311織機電子機外卷系統(tǒng)、SL320織機電子卷取送經(jīng)系統(tǒng)、SL330織機電子卷取雙送經(jīng)系統(tǒng)針對無梭織機升級換代而開發(fā)。明年推出的HD300系列不僅可作為通用平臺應(yīng)用,還可針對多個行業(yè)做開發(fā),更靈活,相比市面產(chǎn)品,拓展性大大加強。一些行業(yè)的特殊的加工算法,都將在HD300新平臺實現(xiàn)。

    專用伺服的研發(fā)與推廣實際上更深層次涉及研發(fā)力量與行業(yè)經(jīng)驗的融合,尤其是解決方案的提供。趙一凡博士對英威騰工業(yè)技術(shù)在這一部分的發(fā)展充滿信心:目前英威騰重點應(yīng)用解決方案涵蓋CNC、機床、機器人、包裝、新能源汽車(尤其是鋰電池制造)行業(yè),并展現(xiàn)獨特優(yōu)勢。以包裝行業(yè)為例,英威騰工業(yè)技術(shù)通過將單軸運動控制功能、簡易PLC功能集成到伺服驅(qū)動器中,可為包裝行業(yè)提供更加靈活的解決方案,實現(xiàn)電子凸輪、點位控制、全閉環(huán)控制、IO接口拓展等性能。除實戰(zhàn)經(jīng)驗豐富,更為英威騰工業(yè)技術(shù)解決方案加碼的是眾多跨學科領(lǐng)域頂尖行業(yè)技術(shù)專家的坐鎮(zhèn),這些技術(shù)專家能為英威騰工業(yè)技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)、行業(yè)應(yīng)用及客戶服務(wù)方面提供眾多創(chuàng)新性及建設(shè)性方案與支持。

工業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融入
    今年,英威騰集團特別強調(diào)了物聯(lián)網(wǎng)與生產(chǎn)自動化系統(tǒng)解決方案的融合,在展會現(xiàn)場,英威騰集團通過建機、空壓機、機床、注塑機等系統(tǒng)的遠程監(jiān)控設(shè)備以及實時運行數(shù)據(jù)實時監(jiān)控向用戶展示了制造業(yè)如何基于現(xiàn)有資源構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)并實現(xiàn)設(shè)備自動化、車間級自動化乃至智能工廠。

    針對物聯(lián)網(wǎng)及智能工廠,英威騰集團提供這樣的完整架構(gòu):通過底層智能傳感器和無線通訊技術(shù)將設(shè)備反饋和監(jiān)控信息輸出到英威騰驅(qū)動控制層;通過驅(qū)動控制層的工業(yè)以太網(wǎng)或工業(yè)總線將信息傳送到設(shè)備上層控制系統(tǒng);上層控制系統(tǒng)通過(移動)互聯(lián)網(wǎng)將所有設(shè)備信息匯總實現(xiàn)車間和工廠級的自動化管理;最后通過移動互聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)實現(xiàn)遠程控制、管理和大數(shù)據(jù)處理。這些技術(shù)的組合可運用于智能建筑、智能工廠、智能生產(chǎn)、智能能源、智能軌道交通等工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域。方案由設(shè)備感知層、數(shù)據(jù)通信層、數(shù)據(jù)平臺支撐層、應(yīng)用層構(gòu)成。多層架構(gòu)模式可靈活運用于不同場合,滿足客戶多種需求。

受人尊敬的領(lǐng)先運動控制品牌
    還有一些改變也正發(fā)生。比如電機的革新與改進。趙一凡博士表示,相比國外伺服系統(tǒng),國產(chǎn)伺服系統(tǒng)在電機上依然處于弱勢。伺服驅(qū)動的控制板、硬件結(jié)構(gòu)、CPU、FPGA等等的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)都可以自己掌控。此外,國產(chǎn)品牌還可通過更進一步的算法優(yōu)化與創(chuàng)新去實現(xiàn)性能提升。但要打造一款優(yōu)異電機,實現(xiàn)高功率密度或者同等體積下更高的輸出功率或輸出扭矩,單一的依靠產(chǎn)品設(shè)計無法達到要求。一些關(guān)鍵性材料比如優(yōu)異硅鋼片等資源還為國外品牌占據(jù),國產(chǎn)電機產(chǎn)業(yè)鏈在基礎(chǔ)材料上尚缺乏突破。針對這些國產(chǎn)電機的“先天不足”,英威騰工業(yè)技術(shù)通過電磁設(shè)計、工藝設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、質(zhì)量管控盡力彌補。再比如銷售方式的調(diào)整。趙一凡博士介紹,以前英威騰工業(yè)技術(shù)銷售多為渠道銷售,現(xiàn)在在兩方面進行加強:一方面加強對大客戶的開拓與深耕;另一方面,加強系統(tǒng)解決方案的建設(shè)與鞏固。集團近來成立了系統(tǒng)部,聯(lián)合戰(zhàn)略合作伙伴,幫助包括英威騰工業(yè)技術(shù)在內(nèi)的子企業(yè)為客戶提供更完整高效的系統(tǒng)解決方案。

    通過這些建設(shè),2015年英威騰通用伺服在大環(huán)境經(jīng)濟下行疲緩下依然維持較高增長。再談及伺服品牌競爭問題,趙一凡博士特別強調(diào)國產(chǎn)伺服品牌的崛起與當下競爭氛圍。他認為目前國產(chǎn)伺服品牌競爭雖然非常激烈,但每家國產(chǎn)品牌都在打造并展現(xiàn)自己的優(yōu)勢,競爭促進了成長,這對中國運動控制產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展非常有益。

    最后談及英威騰工業(yè)技術(shù)未來發(fā)展目標,趙一凡博士表示,還是實打?qū)崳徊揭徊阶?,將產(chǎn)品性能、可靠性等等做到不止國內(nèi)領(lǐng)先,同時也要把交付能力、為客戶提供的售前售后服務(wù)提升到一個更高的水平集團一直以來的目標是成為全球領(lǐng)先、受人尊敬的電氣傳動、工業(yè)控制、新能源領(lǐng)域的產(chǎn)品與服務(wù)供應(yīng)商。其中,“受人尊敬”,同樣是英威騰工業(yè)技術(shù)未來的目標與方向。“受人尊敬”相比“受人信賴”提出了更高的要求,一定是在企業(yè)文化、產(chǎn)品、服務(wù)等方面全方位優(yōu)秀,才能贏得尊敬。

    “中國制造2025”和“工業(yè)4.0”正成為世界制造業(yè)熱點,也給中國制造業(yè)帶來新增長機會,自動化乃至運動控制市場也出現(xiàn)新增長。英威騰新品DA200交流伺服系統(tǒng)不僅要通過開放式工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)總線與國際上知名控制系統(tǒng)對接,實現(xiàn)“工業(yè)4.0”對控制和驅(qū)動系統(tǒng)的需求。其高端智能、高性價比等優(yōu)勢,在國內(nèi)伺服控制領(lǐng)域也處于一流水準,具有挑戰(zhàn)國際巨頭產(chǎn)品的實力。

    而英威騰工業(yè)技術(shù)也通過英威騰集團指引不負使命,持續(xù)助力裝備制造業(yè)升級,為裝備制造業(yè)的高速化、精密化、高功能化創(chuàng)造更多價值,為運動控制最終的“中國化”貢獻了一份力量。

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