發(fā)展趨勢分析

    1、DCS(集散控制系統(tǒng))的發(fā)展趨勢

    雖然以現(xiàn)場總線為基礎(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還需要一個較長的過程。

    當(dāng)前工控機(jī)仍以大系統(tǒng)、分散對象、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)，以滿足工廠自動化要求，并適應(yīng)開放化的大趨勢。

    (2)向智能化方向發(fā)展

    由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理機(jī)能等的發(fā)展，尤其是知識庫系統(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，人工智能會在DCS各級實現(xiàn)。和FF現(xiàn)場總線類似，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，PC作為DCS的操作站或節(jié)點機(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

    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的運行速度越來越高，存儲容量很大。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、自動化小車、自動診斷跟蹤監(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)，已成為國際上數(shù)控系統(tǒng)的方向。

   (4)方便使用

    改善人機(jī)接口，簡化編程、操作面板使用符號鍵，盡量采用對話方式等，以方便用戶使用。

    (5)柔性化和系統(tǒng)化

    目前數(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)域能實現(xiàn)0.O01um的精度，必須開發(fā)超高分辨率的編碼器，O．0001um最小設(shè)定單位的NC裝置。為在加工中即使負(fù)荷變動伺服系統(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)在主要是建立用于診斷故障的數(shù)據(jù)庫。把NC裝置通過internet和Internet與中央計算機(jī)相連接，使其具有遠(yuǎn)距離診斷的功能。

    進(jìn)一步的發(fā)展是預(yù)維修系統(tǒng)，即在故障將要發(fā)生前把將要發(fā)生故障的部件更換下來的系統(tǒng)，它需要通過智能傳感器、高速PMC及大型數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。