動力傳動設備,無論是液壓的、氣動的還是機械的,它都是運動與控制的載體或執行者,它們構成了運動控制系統中的一點。實際上廣義的運動控制應該包括無數個相互聯系的這樣的點,這些點所構成的線就是我們所說的生產線。只有當這條“生命線”具有良好的運動與控制的能力的時候,它的生產力才能達到最理想的狀態。
MM:首先,請您談談在工業領域都主要包含哪些運動與控制,以及您對生產過程中運動與控制的理解。
王雄耀先生:當提到工業領域中“運動與控制”這個題目時,我便想起Festo一句著名的廣告語:“First in Motion”,指的是在自動化運動領域中,Festo是第一的。我認為 “第一”一詞在此更多是要表達Festo從氣動技術剛開始時就認識到控制與運動是密不可分的這一思想。如果從把氣動技術(包括氣動元件)歸于“控制與運動”概念的角度來考慮,整個氣動技術的控制流程便是氣源、信號輸入、信號處理及命令(運動的執行)四大部分。
氣動技術發展至今,一個顯著的特點是:從控制技術的集成來看,它已與計算機、電子、通信、傳感、機械等相關控制技術緊密融合在一起;從運動的功能集成來看,這類產品也越來越多。如:一個具有As-i總線接口的帶閥氣缸,它是由一個氣缸(運動用)、一個二位五通電磁閥(控制用)、二個單向節流閥(控制用)、二個氣缸接近開關(控制用)和一個帶As-i總線的多針接口(控制用)組成的。
另外,許多氣動公司也都已拋棄“一切從氣動控制為出發點”的傳統觀點。以伺服定位
技術為例,傳統做法是首先考慮用氣動伺服控制手段來實現流水線的自動定位要求,而現在許多氣動公司已把電的伺服電機和步進馬達作為氣動產品樣本進行銷售。“控制是手段、目的是運動”,只要滿足運動,越經濟、越可靠、越簡便的控制便是今后控制的發展方向。這為今后氣動技術的發展開辟更加清晰的理念。
MM:請談談貴公司所處的產品和技術領域,它所發揮的運動與控制的作用。
王雄耀先生:Festo公司所有產品和技術的發展都圍繞控制技術的五邊形模式而展開的,即傳感-網絡-處理-執行-軟件。因此與其它氣動公司不同的是,Festo公司早期的產品供應范圍便包括了傳感器(氣傳感器、電感式、光電式、光纖式傳感器等)、軟件(PLC、工控機及產品的應用計算軟件)。這是公司很早便對氣動技術“控制與運動”本質認識得出的結果。
MM:現代科學技術包括數字、電子、IT、總線及以太網等先進技術對運動控制技術的發展帶來了哪些深遠的影響?
王雄耀先生:計算機技術的進一步發展引發微型芯片價格的持續下降。市場上微型芯片技術在分散裝置和一些傳感器上得到應用。目前,專家們正全力以赴希望在工業中實現以太網IP數據100%的安全傳輸。如果以太網完成TCD/IP協議的優化,可用于機器和系統中。從數據處理的角度來講,車間就可以相當容易地與自動化辦公室相連。借助于互聯網這條數據高速公路,憑借以太網每秒可達10G的高傳輸率使得以太網技術最終將成為整個工業自動化領域信息傳遞的載體,可實現對千里之外設備的遠程維護。
MM:運動控制的集成是生產技術的重要發展趨勢,這其中包括技術的集成、系統的集成以及功能的集成。請您談談運動控制集成技術的發展情況。
王雄耀先生:對今后氣動元件發展做一個預測的話,將會有更低功耗的電磁閥問世,以適應As-i總線的控制,以“即插即用”產品為代表的模塊化氣動抓取系統裝置將越來越多。
氣缸將不僅僅是純執行元件,將會成為具有智能特征的軸,它把控制閥、控制電路和各種傳感器集成一體。
MM:最后,能否簡述一下國內外運動控制技術的發展和應用的進程,中國與國外在運動控制產品和技術的供應和生產能力、以及應用上存在哪些差距?又如何縮短這些差距呢?
王雄耀先生:中國運動控制技術的發展和應用與國外先進國家之間存在著較大的差距,主要反映在元器件的性能上。采用新技術、新工藝、新材料將是努力縮小差距的一個有效方法。如納米技術的應用,納米鍍層可大大提高材料的表面光潔度、硬度,還可大大減小材料之間的摩擦系數和磨損(包括活塞桿和密封件、閥芯和密封圈之間的摩擦系數)。因此對氣動產品的質量有一種幾乎是數量級式的提高,期望閥的壽命趨向“無窮大”,也期望能消除和最大限度改善氣動伺服系統中的爬行現象,并提高氣動伺服定位控制的精度。同樣,納米鍍層及納米潤滑脂在驅動器產品的應用將大大有助于提高氣動驅動器的使用壽命。由于用納米鍍層可解決不耐磨的缺陷,因此可用納米鍍層的塑料代替鋁制材料,可大大節省金屬加工時間。
還有一個是關于計算機芯片技術的發展。隨著納米技術的引進、計算機芯片的微型化,一旦大量生產、成本大幅度下降后,許多分散裝置、傳感器內部都內置了智能芯片,這樣每個現場設備都能直接與互聯網絡連接,其狀態在任何時間、任何地點都可以隨時查詢,遠程控制、診斷和維護由此具有了實質性的含義。
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