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自动化技术与现代制造业

当前栏目:寻求代理|发布时间:2019-03-23|发布来源:未知|阅读:
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       1、前言

  机械制造业正在发生巨大变化。自2009年中国超越德国成为世界上最大的机械制造国以来,虽然我们可以说中国是一个大机器制造国,但不能说它是一个机械制造大国。然而,中国的机械制造业正在紧跟全球机械行业的发展速度,它有自己的特色,并不断被引进,吸收甚至“复制”。中国的机械制造业正在走向过渡时期,这意味着巨大的挑战,也是机遇。我们从自动化的角度衡量机械制造业的进步,并期待机械制造技术的未来发展和变化。 。

  1 PLC和机器控制领域专用控制器的发展历史

  PLC的出现使机器的控制更加可靠和标准化。它取代了传统的继电器回路控制,为工业自动化带来了革命性的变化。经过很长一段时间,它自20世纪70年代开始发展。由于价格昂贵,所使用的制造商仍然相对较小。随着20世纪80年代电子和半导体技术的发展,PLC的价格一直在下降。很快,它逐渐成为工业控制的主流,甚至某种。在某种程度上,它与工业领域的“消费品”一样受欢迎。如SIEMENS S7-200/1200,Mitsubshi FX2N。

  同时,由于PLC不能满足复杂控制响应的要求,或者不能满足复杂的图形设计,还设计并应用了许多特殊系统,如:Eltromat色彩控制系统,Ulst特殊梳理,绘图框架调平系统经编机的电子经线系统,中兴仪器,Delem弯曲控制器以及包括CNC和机器人的控制系统也使用专用系统。特殊控制系统通常非常昂贵。

  2、 IT技术促进了自动化技术的发展

  IT和通信技术正在改变自动化,越来越多的IT技术成果正在迅速应用于澳门皇冠844网站以满足机器控制的需求,这主要体现在以下几个方面:

  (1)芯片技术和存储技术

  过去,当人们谈到PLC说它具有强大的处理能力和多少kB的存储容量时,现在像B&R这样的PLC已经拥有Intel x86 650MHz处理芯片和128MB SDRAM,并且很容易扩展到数量上。 GB,DSP,CPLD和FPGA使得实现需要复杂设计和制造的芯片变得容易,这使得今天的处理能力无法与过去相媲美。(2)通信技术

  在经历了低速现场总线技术之后,以太网已经开始走上舞台。这种已广泛应用于IT行业的通信技术已迅速占用每个控制器组件的连接接口。同时,为了解决以太网无法满足实时通信要求的问题。以太网POWERLINK技术,Profinet,SERCOSIII和以太网/IP技术等技术也在迅速发展并投入使用。

  (3)视觉和图像处理技术

  现在,更多的机器视觉技术可以监控设备的每一个变化,例如CCD检测和光电检测技术,以检测纺纱过程中的纱线断裂,印刷过程中的文字和图像质量。

  (4)传感器技术

  随着传感器技术和微处理器技术的发展,传感器可以更容易地在机器上传输各种信号,如张力,位置,速度,扭矩,压力,温度,液位,密度等,使机器更容易监控。下。

  (5)工业无线技术和物联网

  近年来,无线识别,无线测量技术和工业无线网络已逐步应用于各行业的工业无线监控系统并得到推广;基于RFID,互联网和无线网络的物联网也在蓬勃发展。

  3、最终消费者市场需求的变化

  对市场的需求不断变化。市场经济的大潮已经引起了终端消费市场的变化,即追求更高的质量和对更低价格的苛刻要求,所有这些都给机械制造业带来了巨大的设计变革。这种需求正在传递给控制系统提供商,这也使得需求不断升级,这促进了自动化技术的快速发展。与此同时,IT技术的快速发展也为自动化技术的发展提供了基础,以满足机械工业的发展。

  (1)质量

  人们对产品质量有更高的要求,这对生产的精度和速度提出了更高的要求。

  (2)灵活性

  生产已从最初的推动市场转向消费者驱动的市场,个性化需求使生产系统更加灵活。

  (3)应用现代管理工具

  现代管理理念渗透到生产中,需要更多的过程数据收集以进行过程分析和质量可追溯性,其中包括使用管理工具,如成本分析,在线质量优化和统计过程分析。

  (4)安全环保

  人们开始关注的不仅是生产过程中产品的质量,还关注环境污染和人身安全。

  4、机器控制技术变得越来越复杂

  上面提出的不断要求使机器控制变得更加复杂。复杂控制相对于传统的PLC控制或专用系统,因为机器控制不仅满足PLC的逻辑控制。

        4.1机器从简单控制到复杂控制

  在石油化工等过程工业中,人们会认为系统非常庞大。然而,在由机器控制的小型机器上,我们越来越多地看到定位控制,安全,液压,显示任务,管理任务,维护。 ,模拟任务等,传统的PLC逻辑控制只是其中最简单的部分。

  为了实现更优化的控制,检测到更多导致质量的系统变量并将其输入到系统中,并且将更复杂的控制算法应用于控制过程,这对算法设计能力提出了要求,而传统的PLC就在此方面。它很薄弱,而今天的面向对象编程技术可以提供快速便捷的实现。在过程工业中,它主要控制液位,压力,温度和压力这四个参数,而在机器上则控制。变量更复杂,位置,速度,压力,安全信息,张力,视觉信息,光电开关,响应要求均高于mS和S的过程。 PID闭环要求的响应速度通常达到uS水平。例如,位置闭环控制甚至达到100uS。

  由于机器设计的模块化要求,分布式控制变得更加广泛,这也增强了通信任务在系统中的作用。以前的PLC只需要通过232电缆连接到上面的HMI,现在包括变频,伺服,传感器,专用设备等。

  这里提到的更复杂的控制更多地是关于需要处理的变量类型的复杂性以及这些变量所产生的机器控制模型的复杂性。

  4.2独立驱动技术在机械控制中的应用

  传统的机器传动采用机械长轴模式。大型电机驱动机械长轴。每个变速器通过蜗轮连接。该方法不仅会因机械磨损而影响传动质量,还会影响机械性能。维护和过程切换期间的机械调整需要时间。现在,通过为每个旋转轴而不是该驱动器提供单独的驱动器,电机后面的编码器提供位置反馈,并且每个驱动轴通过驱动器的智能控制来实现。在传动比或凸轮关系(电子凸轮技术)之间,传动关系更加复杂。

  该技术在各种工业中被赋予不同的名称,例如印刷机械工业中的“无轴驱动技术”,或纺织机械工业中的“多电机驱动”技术,在平面丝网印刷中称为“全伺服印刷”。 “技术”,注塑机和吹塑机被称为“全电动注塑机”或“电子轴”技术,例如经编机中的电子,EBC,电子横梁ELS。从过去机械控制技术的发展来看,该技术在各个领域得到了更广泛的应用。这项技术在10年前仍然是非常昂贵的技术,但人们仍然带来它的优势被吸引并因此使用更多。无论名称如何,我们都可以理解集中驱动已经变成了“独立驱动”,这给机械制造业带来了巨大的变化:

  (1)生产变得更加灵活和高效

  原始机械调整需要在切换订单时进行机械调整,或更换机械部件(如刀辊,齿轮箱或重复调整机器)。例如,Tricot经编机需要调整重达2吨的原机。链块和切割单元需要改变刀辊的齿数以适应切割尺寸的变化;订书机调整机械仪表卡的位置,这些调整需要时间是一个方面,它取决于调整过程中的人。经验,对生产质量的不确定性。

  (2)质量更高

  由于电子齿轮可以实现非常高的耦合,例如:贝加莱ACOPOS伺服驱动器的电子齿轮可以实现高达32位的分辨率,这几乎相当于机械传输误差的理想无误差状态这使得机器的生产精度得到了极大的提高,事实上,如果机械地实现相同的精度,则成本远远高于电子轴的成本。

  4.3将单独的机器连接到整个生产线

  过去,个别机器正在生产中,然后半成品通过传送系统进行再加工,甚至通过人工处理再到另一台机器,这样就可以通过多个工艺段生产产品,用于啤酒,饮料,乳制品,在大规模生产工厂中,这种生产方式效率极低,不能满足市场快速扩张的需求。容量已成为企业发展的瓶颈。为了提高效率,需要将设备互连以提高效率。例如:

  啤酒生产线:吹塑,清洗干燥,消毒,检测,灌装,打磨,贴标,热膜包装,码垛,包装,形成完整的生产线,并能快速满足生产批次的需求调整转换为另一个订单。

  粘合连接线:通过折叠,页面,胶水,输送和三面切割提高效率,实现连续生产。

  其他如纺织机械行业的精梳和梳理;牛奶生产中的无菌包装线也是这种需求的体现。

  连接独立机器并对控制系统提出新要求,主要体现在以下几个方面:

  (1)机器需要更开放的接口与第三方设备连接,因为不同的控制系统设备之间存在连接问题,否则不会构成完整的生产线。

  (2)机器需要与上层管理级系统开放连接,例如,通过SCADA系统或MES,ERP等上位管理系统通过OPC Server访问数据。

  (3)机器需要提供开放的软件界面:例如,支持ActiveX技术实现组件连接。

  (4)系统适应无缝连接的能力:通常我们称机器自动化为MA,工厂自动化为FA,连续过程生产为PA。将来,MA/FA/PA将实现更紧密的连接。例如,啤酒的正面糖化,发酵和储存构成过程控制,而下游包装厂的整个装配线构成FA,独立灌装机和薄膜包机。然后机器控制MA。控制系统的开放性是为了实现这些系统之间的无缝连接。5节能技术

  5、由于能源成本上升,对能源消耗的需求现在要求更高。自动化技术在节能中的应用体现在以下几个方面:

  (1)控制技术

  例如,在注塑机领域,越来越多的制造商使用伺服泵技术来调节液压并流过整个生产过程中的所有步骤,而不是直接通过排放阀释放能量。这使得能量在“按需”的情况下实现节能,并且通常实现40%至80%以上的节能。

  (2)能量再生

  对于传动系统,制动能量可以通过公共直流母线技术反馈到直流母线,然后由转换器处理,成为电动机的再生能源或反馈到电网,从而实现节能。

  (3)整体能源优化

  通过分析整个工厂和生产系统的启动和停止操作过程,开发有效的能源优化解决方案。

  6、结论

  随着自动化技术的发展,现代机械制造业正变得更加高效,更安全,更节能。随着IT技术的发展,自动化技术不断发展。自动化技术的核心在于与机器的结合,以及控制系统的设计。 IT技术为自动化技术的发展提供了主要的技术基础。

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