1、DCS(集散控制系統(tǒng))的發(fā)展趨勢(shì)
雖然以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快,并將最終取代傳統(tǒng)的DCS,但Fcs發(fā)展有很多工作要做,如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),儀表智能化等。另外傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需要DCS,因此FCS完全取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個(gè)較長(zhǎng)的過程。
當(dāng)前工控機(jī)仍以大系統(tǒng)、分散對(duì)象、連續(xù)生產(chǎn)過程(如:冶金、石化、電力)為主,采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散型控制系統(tǒng)仍在發(fā)展。由于開放結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)的發(fā)展,促使大型分散型控制系統(tǒng)銷售增加。
1)向綜合方向發(fā)展:由于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信線路和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,將各種單(多)回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)比、NC等工控設(shè)備構(gòu)成大系統(tǒng),以滿足工廠自動(dòng)化要求,并適應(yīng)開放化的大趨勢(shì)。
2)向智能化方向發(fā)展:由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、推理機(jī)能等的發(fā)展,尤其是知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)(KBS)和專家系統(tǒng)(ES)的應(yīng)用,如自學(xué)習(xí)控制、遠(yuǎn)距離診斷和自尋優(yōu)等,人工智能會(huì)在DCS各級(jí)實(shí)現(xiàn)。和FF現(xiàn)場(chǎng)總線類似,以微處理器為基礎(chǔ)的智能設(shè)備,如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執(zhí)行器、智能人接口及可編程調(diào)節(jié)器相繼出現(xiàn)。
3)工業(yè)PC化:由于鞏組成此S成為一大趨勢(shì),PC作為DCS的操作站或節(jié)點(diǎn)機(jī)已經(jīng)很普遍.PC—PLC、PC—S,19、Pc—Nc等就是Pc—Dcs先驅(qū)。
4)專業(yè)化:DCS為更適合各相應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用,就要進(jìn)一步了解這個(gè)專業(yè)的工藝和應(yīng)用要求,以逐步形成如核電站此S,變電鉆DGS、玻璃DCS及水泥DCS等。
2、數(shù)控裝置的發(fā)展趨勢(shì)
80年代以來,為適應(yīng)FMC、FMS、CAM、CIMS的發(fā)展需要,數(shù)控裝置采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路,提高了柔性,功能和效率。
1)PC化:由于大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高度發(fā)展,PC硬件結(jié)構(gòu)做得更小,CPU的運(yùn)行速度越來越高,存儲(chǔ)容量很大。PC機(jī)大批量生產(chǎn),成本大大降低,可靠性不斷提高。PC機(jī)的開放性,Windows的應(yīng)用,更多的技術(shù)人員的應(yīng)用和軟件開發(fā),使PC機(jī)的軟件極為豐富。PC機(jī)功能已經(jīng)很強(qiáng),CAD/CAM的軟件已大量由小型機(jī),工作站向PC機(jī)移植,三維圖形顯示工藝數(shù)據(jù)已經(jīng)在PC機(jī)上建立。因此,PC機(jī)已成為開發(fā)CNC系統(tǒng)的重要資源與途徑。
2)交流伺服化:交流伺服系統(tǒng)恒功率范圍已做到1:4,速度范圍可達(dá)到1:1000,基本與直流伺服相當(dāng)。交流伺服體積小,價(jià)格低,可靠性高,應(yīng)用越來越廣泛。
3)高功能的數(shù)控系統(tǒng)向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展:為適應(yīng)FMS、CIMS、無人工廠的要求,發(fā)展與機(jī)器人、自動(dòng)化小車、自動(dòng)診斷跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)等的相互聯(lián)合,發(fā)展控制與管理集成系統(tǒng),已成為國(guó)際上數(shù)控系統(tǒng)的方向。
4)方便使用:改善人機(jī)接口,簡(jiǎn)化編程、操作面板使用符號(hào)鍵,盡量采用對(duì)話方式等,以方便用戶使用。
5)柔性化和系統(tǒng)化:數(shù)控系統(tǒng)均采用模塊結(jié)構(gòu),其功能覆蓋面大,從三軸兩聯(lián)動(dòng)的機(jī)床到多達(dá)24軸以上的柔性加工單元。
6)高精度:提高加工精度,高分1辨率旋轉(zhuǎn)編碼器必不可少。為在超精密加工領(lǐng)域能實(shí)現(xiàn)0.001um的精度,必須開發(fā)超高分辨率的編碼器,0.0001um最小設(shè)定單位的NC裝置。為在加工中即使負(fù)荷變動(dòng)伺服系統(tǒng)的特性也保持不變,還需采用控制和魯棒(Robust)控制。在伺服系統(tǒng)的控制中,用高速微處理器,采用基于現(xiàn)代控制論前饋控制、二自由度控制、學(xué)習(xí)控制等。其數(shù)字控制系統(tǒng)的跟蹤誤差不超過2um。
7)機(jī)械智能化:它在NC領(lǐng)域內(nèi)是一種新技術(shù),所謂機(jī)械智能化功能,是指機(jī)械自身可補(bǔ)償溫度、機(jī)械負(fù)荷等引起的機(jī)械變形的功能。這就需要檢測(cè)主軸負(fù)荷、主軸及機(jī)座變形的傳感器和處理傳感器輸出信號(hào)的電路。
8)診斷維修智能化:故障的診斷與維修是NC的重要技術(shù)。基于AI專家系統(tǒng)的故障診斷已存在,現(xiàn)今主要是建立用于診斷故障的數(shù)據(jù)庫(kù)。把NC裝置通過internet和Internet與中央計(jì)算機(jī)相連接,使其具有遠(yuǎn)距離診斷的功能。