http://kadhoai.com.cn 2026-04-27 18:10:38 來源:今日自動化
作為世界工業的風向標和櫥窗,2014 年漢諾威工業博覽會用“融合的工業”的主題展現了未來工業的發展趨勢:不同工業領域的融合、信息技術與製造的融合及設備與設備的融合。
在工業融合的背景下,各種工業科技也正在以各自的方式描繪著“融合”的de願yuan景jing,控kong製zhi技ji術shu亦yi是shi如ru此ci,隨sui著zhe技ji術shu的de進jin步bu,滿man足zu用yong戶hu需xu求qiu的de控kong製zhi方fang式shi也ye正zheng在zai變bian得de多duo樣yang化hua。為wei了le達da到dao效xiao率lv和he穩wen定ding性xing等deng共gong同tong的de目mu標biao,包bao括kuo基ji於yuPC 控製在內的一係列控製技術正不斷地優勢互補,走在通向同一個“羅馬”的大道上。
日漸受捧的PC控製技術
顧名思義,PC 控製技術即用計算機來實現生產過程自動控製的技術,是自動控製技術和計算機技術相結合的產物,通常由控製計算機本體(包括硬件、軟件和網絡結構)和受控對象兩大部分組成。
早在20世紀90年代初,PC技術就吹響了進軍工業領域的號角,但眾所周知,由於PLC專門為工業控製所設計的特點,使其在很多工業應用場合取得了很大的優勢,一度是主流的工業控製器。
2000 年(nian)以(yi)後(hou),現(xian)代(dai)化(hua)工(gong)業(ye)化(hua)的(de)進(jin)程(cheng)加(jia)速(su)向(xiang)前(qian)推(tui)進(jin),企(qi)業(ye)用(yong)戶(hu)對(dui)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)控(kong)製(zhi)也(ye)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu),其(qi)對(dui)成(cheng)本(ben)的(de)控(kong)製(zhi)也(ye)變(bian)得(de)日(ri)趨(qu)嚴(yan)格(ge),這(zhe)就(jiu)迫(po)使(shi)企(qi)業(ye)管(guan)理(li)者(zhe)、工程師去獲取更多來自工控現場的信息,實現從現場控製到監控、管理、決策、商務等各個層次的信息交換與集成,從而提高生產效率、提高市場競爭能力。
“隨著近年來智能製造的發展,工業控製對控製器的要求逐漸發生變化,尤其是在高效解決生產線的控製、機器人的控製、運動控製、視覺係統,甚至RFID係統等個性化控製方麵,傳統PLC的局限性越來越凸顯。”PLCopen中國組織主席彭瑜如是說。
例如,通訊方式的多樣化、設備的互用性、企業的信息化集成等需求與日俱增,而在同一係統中實現多功能、多模塊的集成,也是更加現實的趨勢。要滿足這樣的需求趨勢,PLC則需要增加很多專用硬件及軟件設備來實現這些新需求,這就大大增加了用戶的成本,而且調試也比較困難。從根本上講,PLC相對封閉的架構不得不說是一個重要的原因。
而PC技術在這方麵則有比較明顯的優勢。首先,其在軟件功能和開放性上的優勢顯而易見,同時也具有更強運算能力的CPU,其在組網、圖形化顯示等方麵也更強。在可靠性與實時性等方麵,PC則在不斷完善。“尤其是對於智能製造中複雜的算法,經典的PLC實施起來恐怕勉為其難,PC控製則是好的替代方案。”彭瑜補充說。
與此同時,集成電路產業的繁榮也為PC控製技術提供了良好的發展基礎,采用INTEL的低功耗芯片,可以很好地發揮PC的優勢。彭瑜指出,對於很多特定行業的用戶來說,隻要有合適的軟件開發平台,PC控製技術無疑是更好的選擇,“尤其是智能製造對個性化控製要求較高,對軟件的依賴性增強,要求CPU的處理能力和主鍾頻率足夠高,PC控製更具優越性。”
據了解,在數控機床、工業機器人等需大量軌跡插補運算的運動控製中,基於PC的控製係統由於其豐富的軟件資源而得到越來越廣泛的應用。在這類係統中,坐標變換、軌跡規劃、插補運算等均由計算機完成。“在一些中型自動化企業中,基於PC 的控製技術發展前景良好,能夠把CNC(數控係統)、工業機器人和視覺係統等生產線中的各個環節融合起來,進行統籌控製。”彭瑜強調,“不僅如此,在眾多控製技術中,基於PC 的控製技術所需成本相對更低。”
除集成性高和成本低廉以外,PC 控製技術對生產效率的提升一樣不容小覷。“曾經需要多個環節共同完成的生產流程,通過模塊化的PC 控製技術,采用一個控製器就可以對整條生產線進行控製。”彭瑜繼續介紹道,“以某灌裝生產線為例,這項技術可將每小時的產量從2 萬~3 萬瓶提升至10 餘萬瓶。”
會統籌、懂自學的“多麵手”
從cong十shi八ba世shi紀ji至zhi今jin,世shi界jie經jing曆li的de三san次ci工gong業ye革ge命ming均jun帶dai來lai了le生sheng產chan力li的de巨ju大da躍yue升sheng,並bing突tu破po了le到dao當dang時shi技ji術shu發fa展zhan水shui平ping的de限xian製zhi,造zao就jiu了le裏li程cheng碑bei式shi的de機ji械xie時shi代dai、電氣時代和信息技術時代。而今天,日漸密集的物聯網和快速發展的智慧技術正昭示著第四次工業革命的到來。當“工業4.0”在2013 年漢諾威工業博覽會被正式提出之時,就隱然成為了一些國家的工業發展戰略。“工業4.0”旨在通過通訊和智能聯網功能使得生產過程更加靈活、高效並具有可持續發展性,從而提高國家工業的競爭力。
該戰略的提出也讓眾多企業看到了自身發展和進階的契機。以德國倍福自動化有限公司(以下簡稱“倍福”)為例,作為最早提出“信息技術和自動化技術融合”理念的先行者之一,倍福早在25 年前就通過基於 PC 的控製技術為此次工業革命奠定了堅實的基礎,這項控製技術為未來的工業自動化解決方案提供了極佳的控製架構。
倍福認為,控製技術作為該方案的主要組成部分,其潛能還遠遠沒有被激發出來,成熟的通訊方法、信息技術和自動化技術的不斷融合將給基於PC 的控製技術帶來極佳的發展契機。隨著PC 成為越來越多用戶使用的技術平台,倍福的自動化設備規範、EtherCAT 自動化協議和OPC統計架構也結合了起來,為用戶實現工業4.0 提供了各種重要資源。
倍福對踐行工業4.0 的信心來源於其PC 控製技術在各行業的豐富應用。
在工業機器人控製解決方案方麵,倍福的“科技自動化”可以將諸如 PLC、HMI、運動控製、安全技術和機器人技術等不同的控製組件,以及高級測量功能和狀態監測功能整合在一台標準的基於 PC 的(de)控(kong)製(zhi)平(ping)台(tai)上(shang),通(tong)過(guo)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)現(xian)代(dai)處(chu)理(li)器(qi)的(de)多(duo)核(he)技(ji)術(shu),倍(bei)福(fu)使(shi)得(de)應(ying)用(yong)於(yu)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)複(fu)雜(za)數(shu)學(xue)算(suan)法(fa)可(ke)以(yi)在(zai)單(dan)獨(du)的(de)內(nei)核(he)上(shang)執(zhi)行(xing)。在(zai)此(ci)過(guo)程(cheng)中(zhong),用(yong)戶(hu)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)在(zai)同(tong)步(bu)和(he)工(gong)藝(yi)優(you)化(hua)方(fang)麵(mian)獲(huo)益(yi),還(hai)可(ke)以(yi)從(cong)減(jian)少(shao)硬(ying)件(jian)數(shu)量(liang)、降低工程費用等方麵帶來的成本效益中得到諸多好處。
在張力控製解決方案方麵,隨著用戶對產品質量要求的不斷提高和智能控製理論的發展,倍福開發了補償控製和自適應PID 控製方法。采用倍福開發的PC 控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu),可(ke)以(yi)在(zai)係(xi)統(tong)參(can)數(shu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)的(de)時(shi)候(hou)自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng)控(kong)製(zhi)器(qi)參(can)數(shu),從(cong)而(er)適(shi)應(ying)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)的(de)特(te)性(xing)變(bian)化(hua),使(shi)被(bei)控(kong)對(dui)象(xiang)的(de)特(te)性(xing)達(da)到(dao)最(zui)優(you)。由(you)於(yu)基(ji)於(yu)模(mo)糊(hu)神(shen)經(jing)網(wang)絡(luo)的(de)智(zhi)能(neng)張(zhang)力(li)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)並(bing)不(bu)依(yi)賴(lai)係(xi)統(tong)模(mo)型(xing),所(suo)以(yi)該(gai)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)自(zi)學(xue)習(xi)和(he)自(zi)適(shi)應(ying)能(neng)力(li),能(neng)夠(gou)使(shi)得(de)控(kong)製(zhi)更(geng)加(jia)智(zhi)能(neng)化(hua)和(he)簡(jian)單(dan)快(kuai)捷(jie)。倍(bei)福(fu)預(yu)測(ce),具(ju)備(bei)卷(juan)取(qu)智(zhi)能(neng)張(zhang)力(li)、自適應控製和模糊神經網絡控製的控製係統將成為張力控製係統的主要發展方向。
除在工業機器人控製和張力控製以外,倍福在CNC 加工控製、包裝設備係統、成型工藝金屬板材加工控製、激光切割控製、溫度控製、木工機械控製,以及風力發電機組控製、PV 和CSP 係統發電場設備、光伏製造領域都有基於PC 控製技術的成熟解決方案和豐富應用案例。這些倍福所擁有的PC 控製技術可為用戶的整合方案提供理想的“工具箱”,yonghubazhexiekongzhiqijichengdaogezideshengchanxitongzhong,rangzhexiekongzhiqiyushujukujinxingtongxun,bingtongguohulianwangshixianbaokuoyuanchengweihuzaineidegezhongjiyuyunjisuandefuwu。
基於PC dekongzhijishushideshengchanxitongheruanjianmokuaiwufengjichengdaotongyixitongchengweilekeneng。tamenbujinkeyishixianxianghujiandetongxun,haikeyiyushangyoushengchanguihuahekongzhixitongjinxingtongxun。yinci,ruguozaizuoyejihuahuomuqiandeshengchanyunxingzhongchuxianrenhebianhua,doukeyirangshengchanliuchengzuochujishidexiangyingtiaozheng。zhexiejishuyijingzaishijiyingyongzhongdedaoleyanzheng。ranerwuyongzhiyideshi,yaoquanmianshixiangongye4.0 中對PC 控製的要求,仍然需要在未來幾年裏開展更多的研究和開發工作。
大勢所趨的“融合”願景
不難發現,相比其他控製技術,PC 控製技術的優勢主要體現在硬件和軟件兩個方麵。從軟件上看,PC 控製技術的主要作用就是利用計算機的高效運算功能、管理與監控能力以及豐富的軟件資源,實現更加複雜的算法,從而進一步豐富運動控製方法;而從硬件上看,作為通用技術平台,PC 可ke以yi建jian立li具ju有you開kai放fang式shi模mo塊kuai化hua結jie構gou的de伺si服fu運yun動dong控kong製zhi係xi統tong,可ke在zai高gao性xing能neng的de硬ying件jian支zhi持chi下xia,為wei進jin一yi步bu研yan製zhi和he開kai發fa更geng高gao性xing能neng的de智zhi能neng型xing伺si服fu模mo板ban打da下xia基ji礎chu,還hai可ke滿man足zu工gong廠chang自zi動dong化hua規gui模mo越yue來lai越yue大da的de要yao求qiu。
在這種情況下,擁有諸多優勢的PC 控製技術正在以一種潛移默化地進入曾一度屬於其他控製技術的領域。比如,眾多的PLC 生產商已經開始生產基於PC 技術的控製器。“現在市場上銷售的一些控製器,雖然有著傳統PLC 的外形,但其采用的卻是基於PC 的控製技術,我們可以把這類產品稱作‘現代PLC’。”談到工業控製技術的發展,彭瑜感觸頗深,“PC 控製技術和PLC 並不是對立的,而是相互融合的,工控技術的發展是一個揚長避短和博采眾長的過程。”此外,他還表示一個成熟的自動化廠商應該有一個成熟的、工具性的軟件開發平台,借此縮短開發時間、確保產品質量,並幫助行業逐漸形成規範的技術標準。
盡管目前國際公認的標準尚未建立,但已有很多用戶日益傾向於采用一些通用性較強的產品,相信在不久的將來,PC 控製技術將不斷精進並同其他控製技術一道走向融合,為工業控製用戶帶來更多應用方麵的便捷和技術上的驚喜。