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工控機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分析
1、DCS(集散控制系統(tǒng))的發(fā)展趨勢(shì)

雖然以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快，并將最終取代傳統(tǒng)的DCS，但Fcs發(fā)展有很多工作要做，如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，儀表智能化等。另外傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程。

當(dāng)前工控機(jī)仍以大系統(tǒng)、分散對(duì)象、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程(如：冶金、石化、電力)為主，采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散型控制系統(tǒng)仍在發(fā)展。由于開(kāi)放結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)的發(fā)展，促使大型分散型控制系統(tǒng)銷售增加。

1）向綜合方向發(fā)展：由于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信線路和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，將各種單(多)回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)比、NC等工控設(shè)備構(gòu)成大系統(tǒng)，以滿足工廠自動(dòng)化要求，并適應(yīng)開(kāi)放化的大趨勢(shì)。

2）向智能化方向發(fā)展：由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、推理機(jī)能等的發(fā)展，尤其是知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)(KBS)和專家系統(tǒng)(ES)的應(yīng)用，如自學(xué)習(xí)控制、遠(yuǎn)距離診斷和自尋優(yōu)等，人工智能會(huì)在DCS各級(jí)實(shí)現(xiàn)。和FF現(xiàn)場(chǎng)總線類似，以微處理器為基礎(chǔ)的智能設(shè)備，如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執(zhí)行器、智能人接口及可編程調(diào)節(jié)器相繼出現(xiàn)。

3）工業(yè)PC化：由于鞏組成此S成為一大趨勢(shì)，PC作為DCS的操作站或節(jié)點(diǎn)機(jī)已經(jīng)很普遍.PC—PLC、PC—S，19、Pc—Nc等就是Pc—Dcs先驅(qū)。

4）專業(yè)化：DCS為更適合各相應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用，就要進(jìn)一步了解這個(gè)專業(yè)的工藝和應(yīng)用要求，以逐步形成如核電站此S，變電鉆DGS、玻璃DCS及水泥DCS等。

2、數(shù)控裝置的發(fā)展趨勢(shì)

80年代以來(lái)，為適應(yīng)FMC、FMS、CAM、CIMS的發(fā)展需要，數(shù)控裝置采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，提高了柔性，功能和效率。

1）PC化：由于大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高度發(fā)展，PC硬件結(jié)構(gòu)做得更小，CPU的運(yùn)行速度越來(lái)越高，存儲(chǔ)容量很大。PC機(jī)大批量生產(chǎn)，成本大大降低，可靠性不斷提高。PC機(jī)的開(kāi)放性，Windows的應(yīng)用，更多的技術(shù)人員的應(yīng)用和軟件開(kāi)發(fā)，使PC機(jī)的軟件極為豐富。PC機(jī)功能已經(jīng)很強(qiáng)，CAD/CAM的軟件已大量由小型機(jī)，工作站向PC機(jī)移植，三維圖形顯示工藝數(shù)據(jù)已經(jīng)在PC機(jī)上建立。因此，PC機(jī)已成為開(kāi)發(fā)CNC系統(tǒng)的重要資源與途徑。

2）交流伺服化：交流伺服系統(tǒng)恒功率范圍已做到1：4，速度范圍可達(dá)到1：1000，基本與直流伺服相當(dāng)。交流伺服體積小，價(jià)格低，可靠性高，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

3）高功能的數(shù)控系統(tǒng)向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展：為適應(yīng)FMS、CIMS、無(wú)人工廠的要求，發(fā)展與機(jī)器人、自動(dòng)化小車、自動(dòng)診斷跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)等的相互聯(lián)合，發(fā)展控制與管理集成系統(tǒng)，已成為國(guó)際上數(shù)控系統(tǒng)的方向。

4）方便使用：改善人機(jī)接口，簡(jiǎn)化編程、操作面板使用符號(hào)鍵，盡量采用對(duì)話方式等，以方便用戶使用。

5）柔性化和系統(tǒng)化：目前數(shù)控系統(tǒng)均采用模塊結(jié)構(gòu)，其功能覆蓋面大，從三軸兩聯(lián)動(dòng)的機(jī)床到多達(dá)24軸以上的柔性加工單元。

6）高精度：提高加工精度，高分1辨率旋轉(zhuǎn)編碼器必不可少。為在超精密加工領(lǐng)域能實(shí)現(xiàn)0.O01um的精度，必須開(kāi)發(fā)超高分辨率的編碼器，O.0001um最小設(shè)定單位的NC裝置。為在加工中即使負(fù)荷變動(dòng)伺服系統(tǒng)的特性也保持不變，還需采用控制和魯棒(Robust)控制。在伺服系統(tǒng)的控制中，用高速微處理器，采用基于現(xiàn)代控制論前饋控制、二自由度控制、學(xué)習(xí)控制等。其數(shù)字控制系統(tǒng)的跟蹤誤差不超過(guò)2um。

7）機(jī)械智能化：它在NC領(lǐng)域內(nèi)是一種新技術(shù)，所謂機(jī)械智能化功能，是指機(jī)械自身可補(bǔ)償溫度、機(jī)械負(fù)荷等引起的機(jī)械變形的功能。這就需要檢測(cè)主軸負(fù)荷、主軸及機(jī)座變形的傳感器和處理傳感器輸出信號(hào)的電路。

8）診斷維修智能化：故障的診斷與維修是NC的重要技術(shù)。基于AI專家系統(tǒng)的故障診斷已存在，現(xiàn)在主要是建立用于診斷故障的數(shù)據(jù)庫(kù)。把NC裝置通過(guò)internet和Internet與中央計(jì)算機(jī)相連接，使其具有遠(yuǎn)距離診斷的功能。

進(jìn)一步的發(fā)展是預(yù)維修系統(tǒng)，即在故障將要發(fā)生前把將要發(fā)生故障的部件更換下來(lái)的系統(tǒng)，它需要通過(guò)智能傳感器、高速PMC及大型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

工控機(jī)自從上世紀(jì)90年代進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)以來(lái)，至今已有20年余。期間工控機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展，并不能算是一帆風(fēng)順，開(kāi)拓、嘗試、接受、認(rèn)可、批評(píng)、前進(jìn)等不同聲音始終不絕于耳。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)日新月異的發(fā)展，中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)整體自動(dòng)化、信息化水平的進(jìn)程也正在加快。而作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相融合的一種產(chǎn)品，近年工控機(jī)自身已經(jīng)取得長(zhǎng)足的技術(shù)進(jìn)步，在大陸市場(chǎng)的應(yīng)用也呈現(xiàn)出了新的局面，具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

第一、從工控機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展來(lái)講，“嵌入式系統(tǒng)”“無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)”“機(jī)箱散熱”“固態(tài)硬盤”“箱式”“平板式”等新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用，適應(yīng)了自動(dòng)化產(chǎn)品“小型化”“智能化”“低功耗”的發(fā)展趨勢(shì)，已經(jīng)大大提高了工控機(jī)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，也降低了制造和應(yīng)用成本；

第二、從工控機(jī)產(chǎn)品的形態(tài)來(lái)講，工控機(jī)產(chǎn)品的定義范疇日益擴(kuò)大，甚至與商用PC、商用工作站等其它計(jì)算機(jī)產(chǎn)品之間的概念區(qū)隔逐漸模糊；工控機(jī)產(chǎn)品除了傳統(tǒng)的4U機(jī)架式工控機(jī)之外，箱式、面板式、單板電腦、嵌入式、便攜式、行業(yè)專用電腦等其它工控機(jī)產(chǎn)品形式也得到了許多客戶的接受認(rèn)可和大量市場(chǎng)應(yīng)用；

第三、從工控機(jī)產(chǎn)品的銷售渠道模式來(lái)講，一些供應(yīng)商變更了原有的銷售渠道及模式，調(diào)整了直銷分銷的銷售策略側(cè)重，也變革了原裝整機(jī)、組裝整機(jī)、板卡的出貨配額。這些調(diào)整變革的背后，是各家供應(yīng)商為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的新形勢(shì)、提高客戶滿意度、搶占市場(chǎng)份額的深層考慮和市場(chǎng)反應(yīng)行為；

第四、從工控機(jī)下游應(yīng)用行業(yè)來(lái)看，一些工控機(jī)傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用行業(yè)正在遭遇商用PC、商用工作站的挑戰(zhàn)，大有沒(méi)落甚至被取代的趨勢(shì)；而一些新興的應(yīng)用市場(chǎng)卻不斷涌現(xiàn)，且呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

造成工控機(jī)故障的外部原因分析：

一、空氣中的可吸入顆粒物多：工廠內(nèi)的原料大多需要粉料進(jìn)行加工，加上外界空氣流動(dòng)大、沙塵多，工控機(jī)內(nèi)容易集積大量粘糊狀積塵，造成工控機(jī)內(nèi)局部溫度過(guò)高，帶來(lái)硬件損壞。這種情況多發(fā)于CPU、電源、硬盤、顯卡等散熱風(fēng)扇周圍。積塵較輕的地方，在正常生產(chǎn)允許的情況下，可以采用定時(shí)吹塵。積塵較嚴(yán)重的地方，可以工控機(jī)箱透風(fēng)處安置濾塵紗布，需要做定期清理。

二、供電電壓波動(dòng)大、易停電：現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展和生活水平的提高，對(duì)電量的需求量也日益增大，一些比較偏僻的地區(qū)容易出現(xiàn)供電不足的現(xiàn)象，電壓不穩(wěn)。造成工控系統(tǒng)經(jīng)常重新啟動(dòng)，系統(tǒng)重要的日志文件容易丟失而導(dǎo)致無(wú)法正常啟動(dòng)。因此工控機(jī)工作環(huán)境電源的穩(wěn)定關(guān)系到工控機(jī)工作正常與否。需要采用穩(wěn)壓電源和UPS不間斷電源進(jìn)行保護(hù)，具體設(shè)備選型，要依負(fù)載功率大小、需保持工作時(shí)間多少來(lái)定。

三、環(huán)境濕度不適宜：工控機(jī)是由許多電子元件的集成電路構(gòu)成，其絕緣性能跟環(huán)境濕度有很大關(guān)系。濕度過(guò)大，很容易造成電路板短路而燒毀;濕度過(guò)小，容易產(chǎn)生靜電，也會(huì)擊穿部分電子元件。因此，濕度過(guò)大、過(guò)小，都會(huì)給工控機(jī)帶來(lái)潛在的威脅。靜電防護(hù)問(wèn)題上要求我們工控機(jī)上必須要有良好的儀表接地。

四、地面震感大：許多工廠生產(chǎn)中需要電機(jī)產(chǎn)生拖動(dòng)、震動(dòng)等物理性位移動(dòng)作，不僅帶來(lái)巨大的噪音，機(jī)器工作時(shí)帶來(lái)的震動(dòng)會(huì)給工控機(jī)磁盤、光驅(qū)、軟驅(qū)帶來(lái)巨大的損害。磁盤生產(chǎn)的工藝越來(lái)越高。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)交換中，長(zhǎng)時(shí)間、高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的磁盤，容易因磁盤震動(dòng)，導(dǎo)致磁盤讀寫(xiě)能力下降，磁頭定位緩慢，甚至造成磁盤損壞;因此減少工控機(jī)環(huán)境震感，有利于保護(hù)磁盤。