PC推進(jìn)了驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

隨著其功能的增長(zhǎng)，PC繼續(xù)加速向工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的擴(kuò)展。結(jié)果：它將在2000年之前協(xié)調(diào)越來(lái)越多的控制任務(wù)。但問(wèn)題仍然存在。我們將如何處理所有計(jì)算能力?工程師如何克服阻礙計(jì)算機(jī)控制的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械的障礙 - 推進(jìn)最先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)所需的大量軟件?簡(jiǎn)而言之，我們?nèi)绾尾拍茏钣行У乩眠@項(xiàng)技術(shù)來(lái)提高我們公司的生產(chǎn)力和盈利能力?

加拿大設(shè)計(jì)與制造部門(mén)專注于對(duì)您而言至關(guān)重要的最新軟件和產(chǎn)品。深入探索生成設(shè)計(jì)，電子元件，3D打印，快速原型設(shè)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)等令人興奮的創(chuàng)新。學(xué)到更多!

電子產(chǎn)品走上舞臺(tái)。要回答這些問(wèn)題，回顧一下可能會(huì)有所幫助。在20世紀(jì)70年代后期，微處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了足夠的功率，可用于運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。與其他運(yùn)動(dòng)控制選擇相比，微處理器控制的伺服電機(jī)具有許多優(yōu)點(diǎn)：出色的扭矩/速度傳遞，定位精度和限制扭矩的能力。在基于微處理器的完全伺服控制系統(tǒng)中，定期監(jiān)控位置，扭矩和速度，在某些系統(tǒng)中，

設(shè)計(jì)工程師越來(lái)越多地使用這種系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)比以往更大的靈活性，運(yùn)行速度，精度和可靠性。在工廠自動(dòng)化應(yīng)用中，基于伺服的電子運(yùn)動(dòng)控制在傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)方式以及“低技術(shù)”驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)替代方案(如步進(jìn)電機(jī)和交流和直流電機(jī))方面穩(wěn)步上升。

這種技術(shù)的迅速出現(xiàn)為設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)了復(fù)雜且常常令人困惑的選擇。一些供應(yīng)商選擇專注于低成本產(chǎn)品，以用于大批量應(yīng)用。通常，此類系統(tǒng)會(huì)犧牲功能和性能來(lái)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的價(jià)格目標(biāo)。其他供應(yīng)商決定提供能夠在一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域推動(dòng)最新技術(shù)而犧牲另一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品。

在ORMEC，我們專注于多軸應(yīng)用，用于高速，面向生產(chǎn)線的自動(dòng)化。我們認(rèn)為這樣的系統(tǒng)可提供出色的伺服性能，并具有可輕松集成到各種工廠自動(dòng)化環(huán)境中的功能。

到目前為止，大多數(shù)自動(dòng)化控制都依賴于專有硬件和軟件。但是，最終用戶對(duì)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的興趣越來(lái)越大。目標(biāo)：鼓勵(lì)使用商業(yè)硬件和軟件，消除非標(biāo)準(zhǔn)接口，降低集成成本，并簡(jiǎn)化設(shè)備的診斷和可維護(hù)性。

幾個(gè)月前，通用汽車，福特和克萊斯勒的一個(gè)小組制作了一份白皮書(shū)，描述了開(kāi)放式模塊化架構(gòu)控制器(OMAC)各種元素的要求。報(bào)告指出，汽車制造應(yīng)用的需求可以在以下標(biāo)題下進(jìn)行檢查：安全和責(zé)任，生命周期成本，靈活性，連接性，維護(hù)和培訓(xùn)。

從硬件和軟件的角度來(lái)看，OMAC將“鼓勵(lì)使用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”。控制器的硬件總線結(jié)構(gòu)必須是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)(VMEbus或某些形式的PC總線架構(gòu)，如ISA，EISA或PCI是首選)。人機(jī)界面必須支持普遍接受的，易于配置的圖形用戶界面。必須使用IEC-1131-3標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言對(duì)離散I / O邏輯進(jìn)行編程。

從這個(gè)角度來(lái)看，IBM PC兼容架構(gòu)的誘惑是可以理解的。它是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，由于其市場(chǎng)主導(dǎo)地位，它還擁有世界上最大的軟件應(yīng)用程序基礎(chǔ)。

PC控制器要求。雖然PC在工廠車間取得了很多進(jìn)展，但它在實(shí)際控制方面的收益卻有限。為什么?因?yàn)樗狈θ魏巫詣?dòng)化控制器所需的“工業(yè)特性”。今天和明天的微處理器的額外速度和功率將部分彌補(bǔ)這些缺陷。

工業(yè)控制中使用的計(jì)算機(jī)應(yīng)包含安全和責(zé)任功能，如看門(mén)狗定時(shí)器，緊急停止輸入和無(wú)故障輸出。這些功能可以保證用戶，如果計(jì)算機(jī)停止正常運(yùn)行，或者緊急停止電路跳閘，將釋放無(wú)故障輸出，從而使機(jī)器安全停止。

在工業(yè)控制器中，越小越好。當(dāng)今PLC中的標(biāo)準(zhǔn)包裝是面板安裝的，帶有前裝式可拆卸適配器模塊。工業(yè)控制器通?？梢栽?攝氏度到50攝氏度的溫度下工作，并且可以承受相當(dāng)大的沖擊和振動(dòng)。工業(yè)PC必須符合相同的基準(zhǔn)。

MS-DOS是一個(gè)單任務(wù)操作系統(tǒng);工業(yè)控制需要多任務(wù)處理。工業(yè)控制器通常包含高度可靠，先發(fā)制人的多任務(wù)內(nèi)核。它們以相當(dāng)?shù)偷某杀咎峁┻@些功能，同時(shí)需要相對(duì)適中的資源，例如RAM存儲(chǔ)器。

由于停機(jī)成本高，可靠性和可維護(hù)性在工業(yè)控制中至關(guān)重要。諸如風(fēng)扇和磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器之類的旋轉(zhuǎn)部件通常被認(rèn)為是系統(tǒng)中最不可靠的部件，并且必須盡可能避免。

非易失性存儲(chǔ)器提供了PLC用戶長(zhǎng)期享受的便利功能。這允許機(jī)器設(shè)置參數(shù)在沒(méi)有特殊編程努力的情況下經(jīng)受停電。

計(jì)算機(jī)未來(lái)的力量。在某些情況下，工業(yè)計(jì)算機(jī)具有這樣的特征，但是價(jià)格溢價(jià)通常是令人望而卻步的。摩爾定律與開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合，加上商業(yè)硬件和軟件的可用性，大大降低了這一溢價(jià)。

我們的新ORION系列是ORMEC的重要一步，但我們認(rèn)為這些新控制器只是IBM-PC架構(gòu)將取得重大進(jìn)展的時(shí)代的一部分。例如，毫無(wú)疑問(wèn)，他們將繼續(xù)將基于伺服電機(jī)的控制擴(kuò)展到工業(yè)自動(dòng)化控制市場(chǎng)。

我們還認(rèn)為基于伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制將在通用工廠自動(dòng)化市場(chǎng)中以每年8-10%的速度增長(zhǎng)。由于在靈活性，速度，準(zhǔn)確性，可測(cè)量性，可靠性和成本方面的優(yōu)勢(shì)，它將繼續(xù)取代機(jī)械傳動(dòng)裝置。

伺服反饋將繼續(xù)在基于編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)之間進(jìn)行分配。由于其定位精度和響應(yīng)速度，編碼器將在工廠自動(dòng)化市場(chǎng)中為70%的應(yīng)用提供服務(wù)，并且需要30%。解析器反饋將在30%的應(yīng)用程序中使用，并且需要10%。這種使用源于極端溫度，沖擊和振動(dòng)等環(huán)境因素，或電機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器內(nèi)部和周圍的高污染物。

開(kāi)放式數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)(如DeviceNet(TM)，Profibus，Interbus-S和以太網(wǎng))將在工廠中得到廣泛認(rèn)可。反過(guò)來(lái)，這將削弱在大型PLC上運(yùn)行的專有工廠網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)地位。

所有這一切意味著運(yùn)動(dòng)控制器和其他工業(yè)計(jì)算機(jī)之間的區(qū)別將進(jìn)一步模糊，其成本將繼續(xù)逐漸降低。更重要的是，它們將提供更多的功能，特性和易用性。在未來(lái)幾年內(nèi)，相同的基于PC的工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器將執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)：自動(dòng)化控制，運(yùn)動(dòng)控制，人機(jī)界面和工廠網(wǎng)絡(luò)通信。

隨著這種趨勢(shì)，軟件將需要幾何增長(zhǎng)，以提供用戶所需的增加的功能和易用性。該軟件將由多家供應(yīng)商提供，這些供應(yīng)商專注于跨供應(yīng)商軟件兼容性統(tǒng)一的不同應(yīng)用程序。獨(dú)立供應(yīng)商將支持操作系統(tǒng)，編程標(biāo)準(zhǔn)(包括IEC-1131)，運(yùn)動(dòng)控制，圖形人機(jī)界面，統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制和開(kāi)放式工廠網(wǎng)絡(luò)通信。

顯然，開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)在我們對(duì)未來(lái)的看法中起著重要作用。獲得多個(gè)供應(yīng)商廣泛支持的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)對(duì)于創(chuàng)建一個(gè)允許這一愿景出現(xiàn)的環(huán)境至關(guān)重要。

IBM-PC兼容架構(gòu)將推動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展。單個(gè)控制器將處理越來(lái)越多的功能。

ORMEC Systems總裁兼首席執(zhí)行官Gordon Presher，Jr。：在獲得羅徹斯特大學(xué)的電子工程學(xué)位后，Presher在Eastman Kodak擔(dān)任項(xiàng)目工程師。他于1982年創(chuàng)立了ORMEC。