工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大潮推動(dòng)伺服/運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)業(yè)新發(fā)展

文:2016年第六期

     2016年,整體中國伺服/運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步,部分規(guī)模化企業(yè)的年增長率均在10%以上,無論是傳統(tǒng)的紡織、印刷、包裝行業(yè)、還是數(shù)控、3C電子、鋰電池、機(jī)器人等領(lǐng)域,對(duì)伺服/運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品都保持著旺盛的需求量。與此同時(shí),伴隨著制造業(yè)對(duì)于“工業(yè)4.0”、“中國制造2025”等戰(zhàn)略規(guī)劃更為清晰和理性的認(rèn)識(shí),回歸實(shí)際需求面,企業(yè)現(xiàn)在更為看重的是新技術(shù)所能切實(shí)帶來的效益,即如何在小批量生產(chǎn)中提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本(能耗與維護(hù)等)、縮短機(jī)器和產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)周期等等。毋庸置疑的是,這些市場需求的變化,正引導(dǎo)著伺服/運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化的軌跡向前發(fā)展,在新一輪工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)大潮下,僅靠單一產(chǎn)品已無法贏得競爭,需要進(jìn)行產(chǎn)品集成,形成系統(tǒng)解決方案來獲得更大的市場生存空間。

高速實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用興起
     在“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的推動(dòng)下,中國制造業(yè)正向價(jià)值更高端的產(chǎn)業(yè)鏈延伸,裝備制造業(yè)加速朝著自動(dòng)化、數(shù)控化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向演進(jìn),這也為運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)提供了十分廣闊的市場空間。為了適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)制造領(lǐng)域?qū)τ诠ぜ叽?、設(shè)備位移、速度控制等指標(biāo)越來越高的精度要求,通過PLC(可編程控制器)控制伺服電機(jī)組建網(wǎng)絡(luò)化、高效易用的機(jī)電一體化平臺(tái),已逐漸成為行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的共識(shí)。

    運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢主要表現(xiàn)為:以設(shè)備現(xiàn)場的集中控制、信息互聯(lián)來構(gòu)建自動(dòng)化產(chǎn)線的基礎(chǔ),其中,分布式現(xiàn)場總線作為應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場、現(xiàn)場設(shè)備之間、設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)通信的數(shù)字技術(shù)顯得尤為重要,建立網(wǎng)絡(luò)型伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的必要途徑之一;并且在一些高端應(yīng)用場合中,強(qiáng)調(diào)高速、實(shí)時(shí)性的工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)逐漸開始得到采用。

     但另一方面,網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用也帶來了互聯(lián)互通的問題,如何定義互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn);以及在自動(dòng)化與信息化融合的過程中,如何促進(jìn)“兩化”的有效銜接,進(jìn)而搭建起整體智慧工廠管理的數(shù)據(jù)采集、分析和利用平臺(tái),最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo),這些都是值得積極探索的方向。

     為此,目前一些業(yè)界領(lǐng)先企業(yè)已陸續(xù)開發(fā)出支持運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,并且針對(duì)機(jī)械制造商大力推動(dòng)自動(dòng)化開發(fā)軟件的應(yīng)用,以滿足生產(chǎn)個(gè)性化、定制化的需求。同時(shí),將過程自動(dòng)化、工廠自動(dòng)化和基礎(chǔ)設(shè)施自動(dòng)化集與一體的平臺(tái)系統(tǒng)是另一個(gè)開發(fā)重點(diǎn),該平臺(tái)應(yīng)支持各種總線協(xié)議、物理I/O、包括在/離線狀態(tài)分析、預(yù)防性維護(hù)及長期數(shù)據(jù)歸檔等基本功能,同時(shí)采用廣泛使用的通訊協(xié)議(如AMPQ、MQTT和OPCUA)交換過程數(shù)據(jù),為共有云和本地私有云提供豐富的應(yīng)用功能。

工業(yè)互聯(lián)的目標(biāo)是為信息化、自動(dòng)化提供一個(gè)無縫銜接的數(shù)據(jù)交互接口或平臺(tái)。

打通工業(yè)互聯(lián)的任督二脈
     工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為制造業(yè)發(fā)展的大勢所趨,目標(biāo)是將智能部件與控制器相連接,同時(shí)通過單元層還能與控制層及企業(yè)層連接,真正打通工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的任督二脈。在這一前提下,設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能、通訊兼容性已成為用戶關(guān)注的焦點(diǎn),如何能夠解決不同品牌之間或同一品牌內(nèi)部產(chǎn)品與系統(tǒng)的通訊兼容問題,以幫助設(shè)備生產(chǎn)商實(shí)現(xiàn)通訊接口的快速升級(jí),是當(dāng)前眾多業(yè)界廠商的技術(shù)開發(fā)重點(diǎn)之一。

     德國赫優(yōu)訊自動(dòng)化有限公司中國區(qū)銷售總監(jiān)鄒玉鞋表示,中國制造業(yè)正處于工業(yè)化與信息化“兩化”融合的過程中,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將引領(lǐng)下一代工業(yè)革命,其中通訊技術(shù)是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),即通過升級(jí)現(xiàn)場設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器等,使其都具有通訊功能,從而達(dá)到大連接、大聯(lián)合,真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)。赫優(yōu)訊的核心競爭力在于擁有支持各種主流現(xiàn)場總線和實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、自主知識(shí)產(chǎn)品的ASIC芯片技術(shù),以及為現(xiàn)代工廠的自動(dòng)化產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備提供工業(yè)通訊和云通訊解決方案,產(chǎn)品系列涵蓋PC板卡、網(wǎng)關(guān)、OEM嵌入式通訊模塊、網(wǎng)絡(luò)控制器netX等等,廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)以及云服務(wù)器之間。

     而對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0或者“中國制造2025”的遠(yuǎn)景目標(biāo)和未來方向,鄒玉鞋認(rèn)為,未來工業(yè)云通訊需要從兩個(gè)方向去努力:一是現(xiàn)場控制系統(tǒng)與云端的連接;二是現(xiàn)場底層設(shè)備與云端的直接連接。其中,不僅需要打通循環(huán)IO數(shù)據(jù)的云通訊,而且還需要能夠直接監(jiān)控所有設(shè)備提供的非循環(huán)數(shù)據(jù),如診斷數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、生命周期信息數(shù)據(jù)等等,此類信息將是企業(yè)開展更深層次服務(wù)和商業(yè)模型的基礎(chǔ)。

     針對(duì)上述方向,德國赫優(yōu)訊同時(shí)發(fā)布了面向OEM客戶、設(shè)備廠商的嵌入式集成解決方案——netICIOT云通訊模塊,以及面向系統(tǒng)集成的項(xiàng)目應(yīng)用型解決方案——netIOT工業(yè)云網(wǎng)關(guān)。這兩種解決方案不僅集成了云端連接方式OPCUA和MQTT,并且還預(yù)留了安全通訊的未來擴(kuò)展需求,可實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場底層設(shè)備與控制系統(tǒng)和云端的無縫連接,真正實(shí)現(xiàn)了OT技術(shù)與IT技術(shù)的緊密融合。

德國赫優(yōu)訊自動(dòng)化有限公司中國區(qū)銷售總監(jiān)鄒玉鞋

產(chǎn)品的應(yīng)用價(jià)值成為關(guān)注焦點(diǎn)
     運(yùn)動(dòng)控制市場的應(yīng)用需求正發(fā)生著翻天覆地的變化,過去,用戶在采購過程中往往只是看重產(chǎn)品某幾項(xiàng)單一的性能指標(biāo);而如今,伴隨著智能制造的興起,帶動(dòng)了市場對(duì)產(chǎn)線與設(shè)備的高度自動(dòng)化需求大幅提升,同時(shí),少量多樣化的生產(chǎn)模式使得大量客制化和彈性化制造需求上升,并且市場對(duì)產(chǎn)品“量穩(wěn)質(zhì)優(yōu)”的要求也促使生產(chǎn)設(shè)備的升級(jí)與制造能力的優(yōu)化進(jìn)一步加速。為此,越來越多的行業(yè)用戶更為強(qiáng)調(diào)的是:如何利用先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),為自己的生產(chǎn)運(yùn)營帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益——這使得產(chǎn)品在整體技術(shù)解決方案中的應(yīng)用價(jià)值成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

     中達(dá)電通股份有限公司機(jī)電事業(yè)部運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品開發(fā)處產(chǎn)品總監(jiān)李文建詳細(xì)分析道:“這些發(fā)展趨勢對(duì)應(yīng)到運(yùn)動(dòng)控制市場上,則表現(xiàn)為用戶對(duì)于加工精度、單位時(shí)間生產(chǎn)效率、快速安裝、空間利用率、少量多樣彈性化生產(chǎn)、快速診斷維修功能、節(jié)能、安全等性能更為敏感;要求伺服產(chǎn)品應(yīng)具備更小型化、高響應(yīng)度、高分辨率、高電機(jī)轉(zhuǎn)速等特點(diǎn),并帶有自動(dòng)調(diào)整功能、功能安全(STO)特性、系統(tǒng)診斷功能等,進(jìn)一步提升產(chǎn)品的差異化附加值。”

     為了準(zhǔn)確掌握不同細(xì)分市場的應(yīng)用需求,臺(tái)達(dá)特別針對(duì)機(jī)床、電子/半導(dǎo)體/機(jī)器人、包裝/印刷/紡織等具體使用環(huán)境,在伺服產(chǎn)品的速度、速度穩(wěn)定性、精度、自調(diào)適能力、響應(yīng)度等性能方面做了深入、細(xì)致的調(diào)查研究,與用戶攜手創(chuàng)造產(chǎn)品的差異化價(jià)值,切實(shí)開發(fā)出真正滿足不同行業(yè)需求的產(chǎn)品和技術(shù)方案,協(xié)助用戶提高設(shè)備的市場競爭力。

     以臺(tái)達(dá)2016年重點(diǎn)推出的高性能運(yùn)動(dòng)控制型交流伺服系統(tǒng)ASDA-A3系列為例,ASDA-A3系列速度響應(yīng)頻率達(dá)3.1kHz,搭載24-bit高分辨率絕對(duì)式編碼器,電機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)6000r/min,同時(shí)過載扭矩提升到350%,產(chǎn)能大幅提升。系統(tǒng)內(nèi)建進(jìn)階自動(dòng)增益調(diào)適與系統(tǒng)分析接口,并加入了全新擺振抑制與系統(tǒng)建模功能以及MontionInside功能;還具備回生能量的再利用能力和支持STO安全功能。此外,驅(qū)動(dòng)器面寬較ASDA-A2系列縮小20%,配套馬達(dá)也較ASDA-A2系列縮短20%,體積更加精巧,可廣泛應(yīng)用于高速、高精、高穩(wěn)定度的應(yīng)用場合,如機(jī)床、電子、半導(dǎo)體、機(jī)器人、包裝、印刷、紡織等行業(yè)。

中達(dá)電通股份有限公司機(jī)電事業(yè)部運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品開發(fā)處產(chǎn)品總監(jiān)李文建

IOT系統(tǒng)解決方案商地位凸顯
     實(shí)際上,目前要幫助制造企業(yè)真正實(shí)施工廠智能化系統(tǒng)的建設(shè)和改造,困難仍然不小。首先,要面對(duì)來自不同技術(shù)領(lǐng)域的多個(gè)供應(yīng)商,例如工業(yè)控制、現(xiàn)場總線、互聯(lián)網(wǎng)、通訊、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、軟件等,這對(duì)于建設(shè)單位的技術(shù)水平和管理能力都有較高的要求。其次,當(dāng)前多數(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)都是通過設(shè)備控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接的,這讓大規(guī)模工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的難度和門檻抬高了不少。此外,工業(yè)IoT系統(tǒng)需要經(jīng)由本地總線、交換機(jī)、控制器和網(wǎng)關(guān)等多個(gè)步驟才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與云端的數(shù)據(jù)連接,涉及的軟硬件等中間環(huán)節(jié)繁多,往往造成維護(hù)運(yùn)營成本偏高。

     為了滿足企業(yè)用戶對(duì)簡單易用、應(yīng)用體驗(yàn)良好的IoT解決方案實(shí)施需求,一站式自動(dòng)化系統(tǒng)集成服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生,那些不僅能夠提供從現(xiàn)場到云端的一整套IoT軟硬件產(chǎn)品組件,同時(shí)還能提供基于標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、TurnKey式完整解決方案的工業(yè)IoT系統(tǒng)集成商陸續(xù)涌現(xiàn)出來。

     宜科(天津)電子有限公司就是目前一家具有代表性的智能制造解決方案供應(yīng)商,針對(duì)現(xiàn)階段國內(nèi)制造型企業(yè)的特點(diǎn),宜科倡導(dǎo)的是在管理層構(gòu)建基于云平臺(tái)的整體服務(wù)架構(gòu),在系統(tǒng)層搭建以MES為核心的軟件處理系統(tǒng),并利用具有移動(dòng)通訊功能的智能硬件和無線遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊,建立起設(shè)備與處理系統(tǒng)之間的連接,完成自上而下的智慧工廠整體解決方案,尤其是強(qiáng)化信息的透明化,形成一體化的工廠數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

     宜科總經(jīng)理張鑫表示:“智慧工廠建設(shè)應(yīng)從頂層設(shè)計(jì)入手,以生產(chǎn)過程的信息化落地。實(shí)施智能制造時(shí),做到信息透明很重要,因?yàn)樾畔⑼该鞅旧砭蜁?huì)帶來生產(chǎn)效率的大幅提升(包括設(shè)備和人工工位),在此基礎(chǔ)上,企業(yè)還可以進(jìn)一步籌劃升級(jí),從而帶來更大幅度的效率提升,最終走向智能化。在這個(gè)過程中,要特別注意把設(shè)備、物料/產(chǎn)品和人都管理起來,使所有生產(chǎn)要素實(shí)現(xiàn)全透明以及可追溯。”據(jù)介紹,在宜科近期參與建設(shè)的一汽大眾佛山工廠智慧工廠項(xiàng)目中,運(yùn)用其全流程目視化解決方案幫助汽車制造廠商實(shí)施從沖壓車間、焊裝車間、涂裝車間到總裝車間的全廠級(jí)制造執(zhí)行系統(tǒng),將各個(gè)車間的內(nèi)部數(shù)據(jù)整合起來,連通各個(gè)車間的數(shù)據(jù)孤島,并與SAP數(shù)據(jù)作交換,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠生產(chǎn)全流程的數(shù)據(jù)化管理。

宜科(天津)電子有限公司總經(jīng)理張鑫

以“IoT+信息化+自動(dòng)化”為發(fā)展戰(zhàn)略,宜科推出的基于云端的IoT智慧工廠解決方案。

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