工業(yè)4.0(Industry4.0)是德國政府《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的項(xiàng)目之一,該項(xiàng)目旨在通過利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型,工業(yè)4.0已上升為德國的國家戰(zhàn)略!肮I(yè)4.0”分為兩大主題,一是“智能工廠”,重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程,以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn),意味著設(shè)備之間可以相互溝通,并能在智能聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)流程中獨(dú)立運(yùn)作;二是“智能生產(chǎn)”,主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。
IHS公司高級分析師周萬木指出,德國提出工業(yè)4.0,美國提出先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃,我國也在推進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級,在這樣的大背景下,傳統(tǒng)的電機(jī)和電機(jī)控制行業(yè)也正在發(fā)生變化,對電機(jī)控制芯片也提出了新的需求。分析師周萬木認(rèn)為主要的趨勢包括以下三個方面:
分布式電機(jī)控制系統(tǒng)與集成的電機(jī)控制產(chǎn)品趨勢
單獨(dú)的機(jī)械設(shè)備中電機(jī)的軸數(shù)正變得更多,多軸控制越來越多的應(yīng)用在包裝機(jī)械、電子組裝機(jī)械、食品飲料機(jī)械,機(jī)械手和印刷機(jī)械中。為了滿足小批量,定制化和柔性化的加工需求,客戶需要靈活的調(diào)整電機(jī)控制的軸數(shù),要求電機(jī)控制系統(tǒng)更加開放,可以重復(fù)編程。
另外,現(xiàn)代工廠的生產(chǎn)線正變得越來越復(fù)雜,比如汽車制造,包裝,食品飲料,倉儲物流等產(chǎn)線正在使用成百上千個變頻器、伺服和電機(jī)來控制物料流動,這些產(chǎn)線對分布式電機(jī)控制系統(tǒng)需求量比較大。以前的電機(jī)控制系統(tǒng)會有個中央電氣控制柜安裝電機(jī)驅(qū)動器,而分布式電機(jī)控制系統(tǒng)可提供一套緊湊的模塊化解決方案,有助于簡化接線、縮短調(diào)試時間和降低對額外機(jī)柜空間的需求,更少的線纜連接也可以減少干擾,提高生產(chǎn)線的可靠性,無需使用電氣控制柜使得電機(jī)可以快速連接到工業(yè)以太網(wǎng)。
電機(jī)控制系統(tǒng)的分布式同時意味著電機(jī)控制產(chǎn)品的集成化,比如電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動的集成,電機(jī)控制器和PLC的集成,電機(jī)控制器和驅(qū)動的集成。電機(jī),電機(jī)驅(qū)動及其控制系統(tǒng)的高度集成化,使得三者的設(shè)計,制造和運(yùn)行都緊密融為一體,與傳統(tǒng)電力傳動系統(tǒng)相比,它們體積更小,重量更輕,功率密度更高。IHS公司高級分析師周萬木提到,集成的概念不僅僅停留在電機(jī),電機(jī)驅(qū)動和電機(jī)控制器,還包括整個電機(jī)系統(tǒng)的集成。西門子公司正在推廣IDS(IntegratedDriveSystem)集成驅(qū)動系統(tǒng)包括兩個層面,第一個層面是橫向集成,包括電機(jī)控制器,電機(jī)驅(qū)動,電機(jī)和減速機(jī)的集成;第二個層面是縱向集成,是將電機(jī)系統(tǒng)納入到整個工業(yè)控制系統(tǒng),也叫TIA(TotallyIntegratedAutomationPortal)。
電機(jī)控制的集成化趨勢使客戶對電機(jī)控制MCU,F(xiàn)PGA和DSP性能的要求越來越高,同時要求半導(dǎo)體芯片廠商也能提供集成的解決方案,在單顆芯片中集成更多的功能,I/O,驅(qū)動,控制算法以及工業(yè)以太網(wǎng)模塊等。
智能化、網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程控制趨勢
整個電機(jī)控制系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程控制將是大勢所趨。電機(jī)控制系統(tǒng)不但是轉(zhuǎn)換和傳送能量的裝置,也是傳遞和交換信息的通道,未來的工業(yè)電機(jī)系統(tǒng)不僅僅是一個執(zhí)行機(jī)構(gòu),同時也會是整個工廠系統(tǒng)的一個有機(jī)組成部分和能源使用監(jiān)控點(diǎn)。IHS公司高級分析師周萬木舉例說,比如西門子,ABB生產(chǎn)的一些電機(jī),可以自動的采集和記錄電機(jī)內(nèi)的電壓,電流,溫升,振動等狀態(tài)變化,并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)實(shí)時的送到控制中心,以供對電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測和故障診斷,使操作員無論身在何處均可訪問參數(shù)、狀態(tài)和診斷信息,并可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。