
2016年,整体中国伺服/运动控制行业的发展取得了长足的进步,部分规模化企业的年增长率均在10%以上,无论是传统的纺织、印刷、包装行业、还是数控、3C电子、锂电池、机器人等领域,对伺服/运动控制产品都保持着旺盛的需求量。
与此同时,伴随着制造业对于“工业4.0”、“中国制造2025”等战略规划更为清晰和理性的认识,回归实际需求面,企业现在更为看重的是新技术所能切实带来的效益,即如何在小批量生产中提高产品质量、降低生产成本(能耗与维护等)、缩短机器和产品的研发与生产周期等等。毋庸置疑的是,这些市场需求的变化,正引导着伺服/运动控制行业沿着数字化、网络化、智能化、信息化的轨迹向前发展,在新一轮工业互联网的建设大潮下,仅靠单一产品已无法赢得竞争,需要进行产品集成,形成系统解决方案来获得更大的市场生存空间。
高速实时工业以太网应用兴起
在“中国制造2025”国家战略的推动下,中国制造业正向价值更高端的产业链延伸,装备制造业加速朝着自动化、数控化、智能化、网络化的方向演进,这也为运动控制行业提供了十分广阔的市场空间。为了适应当前工业制造领域对于工件尺寸、设备位移、速度控制等指标越来越高的精度要求,通过PLC(可编程控制器)控制伺服电机组建网络化、高效易用的机电一体化平台,已逐渐成为行业领先企业的共识。
运动控制行业的网络化趋势主要表现为:以设备现场的集中控制、信息互联来构建自动化产线的基础,其中,分布式现场总线作为应用于生产现场、现场设备之间、设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点通信的数字技术显得尤为重要,建立网络型伺服系统是实现工业物联网的必要途径之一;并且在一些高端应用场合中,强调高速、实时性的工业以太网系统逐渐开始得到采用。
但另一方面,网络化应用也带来了互联互通的问题,如何定义互联标准;以及在自动化与信息化融合的过程中,如何促进“两化”的有效衔接,进而搭建起整体智慧工厂管理的数据采集、分析和利用平台,最终实现工业互联网的建设目标,这些都是值得积极探索的方向。
为此,目前一些业界领先企业已陆续开发出支持运动控制实时应用的工业以太网标准协议,并且针对机械制造商大力推动自动化开发软件的应用,以满足生产个性化、定制化的需求。同时,将过程自动化、工厂自动化和基础设施自动化集与一体的平台系统是另一个开发重点,该平台应支持各种总线协议、物理I/O、包括在/离线状态分析、预防性维护及长期数据归档等基本功能,同时采用广泛使用的通讯协议(如AMPQ、MQTT和OPCUA)交换过程数据,为共有云和本地私有云提供丰富的应用功能。

工业互联的目标是为信息化、自动化提供一个无缝衔接的数据交互接口或平台。
打通工业互联的任督二脉
工业互联网已成为制造业发展的大势所趋,目标是将智能部件与控制器相连接,同时通过单元层还能与控制层及企业层连接,真正打通工业物联网的任督二脉。在这一前提下,设备的联网功能、通讯兼容性已成为用户关注的焦点,如何能够解决不同品牌之间或同一品牌内部产品与系统的通讯兼容问题,以帮助设备生产商实现通讯接口的快速升级,是当前众多业界厂商的技术开发重点之一。
德国赫优讯自动化有限公司中国区销售总监邹玉鞋表示,中国制造业正处于工业化与信息化“两化”融合的过程中,工业互联网将引领下一代工业革命,其中通讯技术是基础中的基础,即通过升级现场设备、传感器、执行器等,使其都具有通讯功能,从而达到大连接、大联合,真正实现工业互联网的建设目标。赫优讯的核心竞争力在于拥有支持各种主流现场总线和实时以太网、自主知识产品的ASIC芯片技术,以及为现代工厂的自动化产品和生产设备提供工业通讯和云通讯解决方案,产品系列涵盖PC板卡、网关、OEM嵌入式通讯模块、网络控制器netX等等,广泛应用于各种自动化设备和控制系统以及云服务器之间。
而对于工业互联网、工业4.0或者“中国制造2025”的远景目标和未来方向,邹玉鞋认为,未来工业云通讯需要从两个方向去努力:一是现场控制系统与云端的连接;二是现场底层设备与云端的直接连接。其中,不仅需要打通循环IO数据的云通讯,而且还需要能够直接监控所有设备提供的非循环数据,如诊断数据、状态数据、性能数据、生命周期信息数据等等,此类信息将是企业开展更深层次服务和商业模型的基础。
针对上述方向,德国赫优讯同时发布了面向OEM客户、设备厂商的嵌入式集成解决方案——netICIOT云通讯模块,以及面向系统集成的项目应用型解决方案——netIOT工业云网关。这两种解决方案不仅集成了云端连接方式OPCUA和MQTT,并且还预留了安全通讯的未来扩展需求,可实现工业现场底层设备与控制系统和云端的无缝连接,真正实现了OT技术与IT技术的紧密融合。

德国赫优讯自动化有限公司中国区销售总监邹玉鞋
产品的应用价值成为关注焦点
运动控制市场的应用需求正发生着翻天覆地的变化,过去,用户在采购过程中往往只是看重产品某几项单一的性能指标;而如今,伴随着智能制造的兴起,带动了市场对产线与设备的高度自动化需求大幅提升,同时,少量多样化的生产模式使得大量客制化和弹性化制造需求上升,并且市场对产品“量稳质优”的要求也促使生产设备的升级与制造能力的优化进一步加速。为此,越来越多的行业用户更为强调的是:如何利用先进的运动控制系统,为自己的生产运营带来更高的经济效益——这使得产品在整体技术解决方案中的应用价值成为关注的焦点。
中达电通股份有限公司机电事业部运动控制产品开发处产品总监李文建详细分析道:“这些发展趋势对应到运动控制市场上,则表现为用户对于加工精度、单位时间生产效率、快速安装、空间利用率、少量多样弹性化生产、快速诊断维修功能、节能、安全等性能更为敏感;要求伺服产品应具备更小型化、高响应度、高分辨率、高电机转速等特点,并带有自动调整功能、功能安全(STO)特性、系统诊断功能等,进一步提升产品的差异化附加值。”
为了准确掌握不同细分市场的应用需求,台达特别针对机床、电子/半导体/机器人、包装/印刷/纺织等具体使用环境,在伺服产品的速度、速度稳定性、精度、自调适能力、响应度等性能方面做了深入、细致的调查研究,与用户携手创造产品的差异化价值,切实开发出真正满足不同行业需求的产品和技术方案,协助用户提高设备的市场竞争力。
以台达2016年重点推出的高性能运动控制型交流伺服系统ASDA-A3系列为例,ASDA-A3系列速度响应频率达3.1kHz,搭载24-bit高分辨率绝对式编码器,电机最高转速可达6000r/min,同时过载扭矩提升到350%,产能大幅提升。系统内建进阶自动增益调适与系统分析接口,并加入了全新摆振抑制与系统建模功能以及MontionInside功能;还具备回生能量的再利用能力和支持STO安全功能。此外,驱动器面宽较ASDA-A2系列缩小20%,配套马达也较ASDA-A2系列缩短20%,体积更加精巧,可广泛应用于高速、高精、高稳定度的应用场合,如机床、电子、半导体、机器人、包装、印刷、纺织等行业。

中达电通股份有限公司机电事业部运动控制产品开发处产品总监李文建
IOT系统解决方案商地位凸显
实际上,目前要帮助制造企业真正实施工厂智能化系统的建设和改造,困难仍然不小。首先,要面对来自不同技术领域的多个供应商,例如工业控制、现场总线、互联网、通讯、数据库、服务器、软件等,这对于建设单位的技术水平和管理能力都有较高的要求。其次,当前多数工业网络都是通过设备控制系统和现场总线实现数据连接的,这让大规模工业物联网应用的难度和门槛抬高了不少。此外,工业IoT系统需要经由本地总线、交换机、控制器和网关等多个步骤才能实现现场与云端的数据连接,涉及的软硬件等中间环节繁多,往往造成维护运营成本偏高。
为了满足企业用户对简单易用、应用体验良好的IoT解决方案实施需求,一站式自动化系统集成服务应运而生,那些不仅能够提供从现场到云端的一整套IoT软硬件产品组件,同时还能提供基于标准平台、TurnKey式完整解决方案的工业IoT系统集成商陆续涌现出来。
宜科(天津)电子有限公司就是目前一家具有代表性的智能制造解决方案供应商,针对现阶段国内制造型企业的特点,宜科倡导的是在管理层构建基于云平台的整体服务架构,在系统层搭建以MES为核心的软件处理系统,并利用具有移动通讯功能的智能硬件和无线远程监控模块,建立起设备与处理系统之间的连接,完成自上而下的智慧工厂整体解决方案,尤其是强化信息的透明化,形成一体化的工厂数据分析平台。
宜科总经理张鑫表示:“智慧工厂建设应从顶层设计入手,以生产过程的信息化落地。实施智能制造时,做到信息透明很重要,因为信息透明本身就会带来生产效率的大幅提升(包括设备和人工工位),在此基础上,企业还可以进一步筹划升级,从而带来更大幅度的效率提升,最终走向智能化。在这个过程中,要特别注意把设备、物料/产品和人都管理起来,使所有生产要素实现全透明以及可追溯。”据介绍,在宜科近期参与建设的一汽大众佛山工厂智慧工厂项目中,运用其全流程目视化解决方案帮助汽车制造厂商实施从冲压车间、焊装车间、涂装车间到总装车间的全厂级制造执行系统,将各个车间的内部数据整合起来,连通各个车间的数据孤岛,并与SAP数据作交换,从而实现对工厂生产全流程的数据化管理。

宜科(天津)电子有限公司总经理张鑫

以“IoT+信息化+自动化”为发展战略,宜科推出的基于云端的IoT智慧工厂解决方案。
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