前瞻2007——2007年自动化技术五大趋势

弱电 · 发表于 2008-6-15 10:22:03

<div class="articleTitleW">前瞻2007——2007年自动化技术五大趋势 </div><div id="articleBarButton"></div><div id="articleContentArea"><div id="tagsArea"></div><div class="middleSize" id="articleContent">                      
前瞻2007               ——2007年自动化技术五大趋势        当上个世纪人们还在因为劳动力问题争论该不该引入自动化技术的时候，也许根本不会想到今天它为中国制造业带来的变革。如今，国际最知名的工业自动化巨头都悉数汇聚到了这个拥有着无限发展潜力的市场中，全球最顶尖的自动化技术以与世界同步的速度被带到这里。自动化，已经成为了推动中国经济发展的神经中枢。     一体化工厂、机器人技术、无线通讯、PAC以及嵌入式，这些在2006年被重点关注的新产品、新技术，很有可能成为2007年工业自动化技术发展的方向。在本期“封面文章”中，通过与业内专家、企业、用户的交流，《今日自动化》将与您一起去探寻自动化技术五大发展趋势的脉络进程。  集成自动化未来工厂新架构记者路艳艳        当西门子自动化与驱动集团在五六年前提出全集成自动化（TIA）的概念时，大多数的工业用户并没有意识到这样的解决方案能为他们带来什么。而现在，已经有越来越多的工厂意识到了TIA从成本和效率方面为其带来的收益：依托西门子自动化与驱动集团完整的产品线以及Profibus现场总线技术和ProfiNET工业以太网技术，TIA为用户提供了一套各个部件可单独扩展的模块化控制系统，实现了系统与设备、系统与系统之间的纵向、横向集成，自动化控制、制造执行和企业资源管理两类系统无缝结合，彻底避免了“自动化孤岛”效应，实现了真正意义上的一体化工厂。     事实证明，作为国际工业自动化领域的领军者，西门子自动化与驱动集团的眼光是具有前瞻性的。进入2006年，越来越多的大型工业自动化集团开始提出相似的“集成自动化”概念，“不是提供一种或多种产品，而是建一座自动化工厂”，这样的口号已经成为工业自动化巨头们推广自己的新方式。     2006年5月，在上海举办的2006年中国自动化年度大会上，三菱电机自动化（上海）有限公司董事总经理富泽克行第一次就“整合FA”概念发表演讲。富泽克行在这一概念中提出了两个“整合”，即整个制造体系的横向设备间的整合和纵向信息系统与控制系统之间的信息整合。他表示，三菱电机提出这一概念，是基于对客户需求的深入了解，客户需要的不再只是单个设备的效率提高，而的是降低综合成本，实现企业利润最大化。据三菱电机的相关人士透露，其还将在2007年继续重点推广“整合FA”理念。     而随即，在2006年11月，罗克韦尔自动化就推出了新面向服务架构的FactoryTalk集成化生产与绩效套件。虽然只是软件产品，但不难看出，FactoryTalk的理念与西门子的TIA、以及三菱电机的“整合FA”有异曲同工之妙。“FactoryTalk消除了企业系统与控制系统的不兼容性，提供了与罗克韦尔自动化Logix 平台的首选连接性以及与其它生产和业务系统的互操作性。” 罗克韦尔自动化软件副总裁Kevin Roach更表明了，FactoryTalk其实也是一套基于集成自动化理念的控制软件。     各大公司在集成自动化概念上的频频出手，让我们看到了“一体化工厂”——这一未来工厂的新架构正在逐渐形成。其实，管控一体化的概念早在多年前就已被提出，但控制系统、MIS和ERP之间如何实现有效连接一直悬而未决。在通讯标准百家争鸣的现阶段，不同品牌产品之间的不兼容性，显然不会在短时间内得到有效解决。然而，如果有一家公司为其提供量身定做的解决方案，“无缝连接”就不再是问题。从国际上的情况来看，集成自动化，已经成为了制造工厂未来发展的新趋势。而2007年，集成自动化理念无疑将在中国工业自动化市场再掀起一股热潮。     而从另一个层面讲，提出集成自动化的概念，也是各大工业自动化巨头试图获取更多市场机会的一个商业战略。如今，包括西门子自动化与驱动集团、三菱电机、罗克韦尔自动化在内的工业自动化跨国集团都已经具备了提供从硬件到软件再到通讯标准、全套自动化解决方案的能力，它们需要推行自己的产品及通讯标准，继而垄断市场。如何赢得更大的“蛋糕”，“用技术来赢市场”无疑是最佳手段。     “一体化工厂”概念的推广，其实在一定程度上，也会为产品线不全的中小型自动化企业带来一定的压力。面对来势汹汹的跨国公司的垄断，选对可以发挥自身优势的目标市场，也许这些中小企业就能在差异化竞争中站稳属于自己的一片天地。 机器人时代提前来临？记者路艳艳     你的工厂在使用机器人吗？进入21世纪，对这个问题的回答，已经成为了衡量一家工厂的生产水平是否先进的重要杠杆。虽然机器人技术应用于中国制造业才不过20余年，但它已经不再是稀有事物，为了完成更高效、更精密、更安全的生产，机器人在汽车制造、工程机械、电子电气以及IT装备等行业的应用已经越来越广泛。如今，谈起机器人，人们脑海中浮现的已经不再是科幻大片里骇人的人类社会“篡权者”，而是一台台集合了计算机、控制、传感和人工智能等多种技术的高科技产品。目前，我国对于机器人自动化生产线的年需求量就达300多条，而据有关数据统计，我国机器人的市场容量正在以每年30%以上的速度增长，到2010年，我国机器人的拥有量将达到17300台，年销售额将超过90亿元。中国正在成为世界上最有潜力的机器人应用市场，机器人时代即将提前来临。     巨大的市场发展空间使中国成为了全世界顶尖机器人制造厂商瞩目的焦点。包括ABB、FANUC、安川电机、川崎重工、KUKA、LOOS、REIS和 COMAU等企业早早就已经将触角伸向了中国，将这里作为了其重点开拓的目标市场。以在中国机器人市场占有率第一位的ABB为例，其1994年就开始在中国开展机器人业务，2005年又在中国成立了机器人研发中心，2006年4月，ABB的机器人业务总部正式落户上海。如今，ABB拥有白车身、冲压自动化、动力总成和涂装自动化四大系统，可以为各大汽车整车厂和零部件供应商以及消费品、铸造、塑料和金属加工工业提供服务。如今，ABB在中国已经拥有了许多成功案例。如其为上海通用五菱汽车提供的汽油发动机装配线交钥匙工程，年产量为35万套；安装于上海三菱电梯横梁上的弧焊系统，ABB的机器人优势在该工艺流程质量方面也显示得淋漓尽致。     跨国巨头与中国市场在机器人领域如此的“亲密接触”，不但可以通过本地采购零配件节省成本，还可以更加贴合中国市场。有业内人士指出，如今，单台机器人的应用方式正在被机器人自动化系统所取代，而这要求生产商必须了解工厂的生产工艺和环境，将机器人与工厂的整个生产体系有效结合在一起。显然，为了避免对中国制造业的“水土不服”，移师中国是跨国公司迅速融入这个巨大市场的最佳方式。     我国从20世纪70年代开始启动了机器人的研发工作，略晚于欧美日本等国，但产业化步伐一直较慢。据了解，目前国内大约有200余家从事机器人研发的机构，主要分布在科研院所和高校，但这其中基本实现了研究成果产业化的不过三四十家。依托中国科学院强大技术力量的新松机器人自动化股份有限公司（以下简称“新松公司”）是其中自主研发能力最强、产品系列最全的国内机器人研发制造企业，目前已经拥有超过40项专利技术，开发出了拥有自主知识产权的点焊、弧焊、装配、搬运、码垛、检测等类型的机器人30余种，累计完成国家重大科技攻关项目600多项。与十年前相比，国内市场大大改变了工业机器人完全依赖进口的局面，并实现了技术输出，使中国的机器人技术在世界机器人界已占有一席之地，奠定了自主发展中国机器人产业的基础。从社会经济角度来看，中国机器人技术的发展，为中外机器人产品打开中国市场准备了物质和人员条件。    “目前就技术水平来看，国内外的机器人已经不存在差距了。”新松公司的企划部部长哈恩晶向记者介绍，“以新松公司为例，现在我们已经掌握了机器人的核心部分——智能控制系统的研发技术。如果这套系统从国外进口，需要几十万元，节省下这笔钱，就使得国产机器人的价格优势更加明显。”     但同时，哈恩晶也指出，国内机器人零部件的配套能力不强，已经成为了国内机器人产业发展的一大瓶颈。“虽然核心的智能控制系统我们可以自己做了，但仍有一些零部件产品需要外部采购，但国内企业在相应的配套能力等方面还不是很强，从国外进口，成本就上去了。所以，中国机器人产业要想做大做强的话，就要相应地提高我国机器人产业的相应配套能力。同时，在政策层面，国家应把机器人产业发展纳入到重要产业政策中，加大对机器人技术的投人，多渠道投入资金，为这一产业的发展提供良好环境。同时大力倡导采用国产机器人及其自动化成套装备，对使用者给予鼓励，以有利于中国机器人产业的发展壮大。”  无线，Less is More!记者陆俨     你相信无线通讯吗？如果被问到这个问题，我相信你的回答一定是肯定的。在日常生活中，无线带给我们的便利已经无处不在。我们使用手机，无线上网，用蓝牙进行数据传输……这些日渐普及的无线技术让我们对其可靠性、安全性已经无从怀疑。但，如果在工业环境中使用无线通讯呢？你是否还相信它会使你的生产继续安全？     其实，现在已经有越来越多的企业管理者对于这一问题给出了肯定地回答，这从国际著名咨询机构ARC的一项针对无线技术在工业领域应用的调查中就能看出：自2000年以来，无线技术在工业自动化领域的应用得到了突飞猛进的发展。无线技术的优势在工业环境中发挥出了它应有的作用：无线技术可以满足被控设备自由移动的需求；无线是无损耗的传输介质，它的后期使用和维护成本都很低；当信号跨越长距离或危险区域时，无线由于不需要敷设长电缆，因此成本更低、更安全；相对有线而言，无线的安装快速而且简便，还可以节省许多时间。无线技术作为有线控制的一种替代和补充方案，可以用于工业以太网通讯、串口通讯以及传输分散的控制信号等。     许多大中型工业自动化设备供应商都已经涉足了无线技术领域，如西门子、菲尼克斯电气、MOXA等，他们推出了多种类型的无线通讯产品。其中采用的无线技术也多种多样，除了我们熟悉的蓝牙和GSM外，还包括WLAN、Trusted Wireless、Zigbee、UMTS和WiMax等多种先进的无线技术。     然而作为一种刚刚兴起的工业通讯技术，并不是所有的工业用户都已经接受了无线通信的传输方式。据电子接口产品事业部高级产品工程师、无线产品专家黄轶青介绍，其实现在无线技术在工业自动化行业的应用还只限于少数领域的控制系统中，许多用户还处于尝试和观望状态。“如今，无线技术在工业自动化领域主要应用在一些控制要求比较高或控制区域比较大的行业，如机械制造、电力、水处理、冶金等。其实在市政方面，无线技术已经有很广泛的应用了，如监测河流的水位、成份、电网的情况、海岸灯塔的照明等。但在真正的工业控制领域，由于其工艺不同所带来的控制要求不同，用户对使用无线是非常谨慎的。”     用户的观望态度与无线技术本身存在的不足有关。据ARC的调查显示，用户不选择应用无线技术的主要原因，包括担心其安全性、抗干扰性，性能不稳定、不可靠，而且其标准化程度还不高。黄轶青说：“相对于有线而言，无线技术应用在工业自动化行业的时间还非常短，是一种还需要完善的技术。现在全球有多种无线技术，更多的产品还在不断涌现，市场比较混乱。而且，各个国家对于无线技术的管理和要求还不一致，相应的标准还有待进一步发展和改进，这些都说明了要想实现无线技术在工业自动化领域更广泛的应用，还需要研究机构和企业不懈的努力。”     对于如何改进无线技术，使其更适合工业自动化行业应用的要求，黄轶青建议到，“首先要保证的是无线技术的可靠性，其次，抗干扰性也要做进一步的改进。另外，无线技术的安全性也是一个每年讨论的焦点，为了防止被误操作和恶意进入，在无线设备的用户和密码的管理方面需要更为有效的安全技术。而无线的通讯速率比有线通讯低很多，这在将来是否能有所突破，也要依靠各类无线技术的发展。”     在2007年，无线技术在工业自动化领域的应用是否能有突破性的进展呢？黄轶青表示，不能肯定，但也不排除这种可能性。因为无线技术本身还在快速发展，如蓝牙2.0比起蓝牙1.2来就是一个重大的进步，而计划2008年推出的IEEE802.11n也很让人期待。但无线技术将成为未来工业通讯的一个发展方向，这一点已经不容置疑。无线通讯不一定能取代有线通讯，但一定能作为其的有效补充，帮助我们实现工业自动化更多的功能。

AC  PLC的强势挑战者？记者陆俨     自1969年问世以来，PLC在工业自动化领域的核心地位就一直坚不可摧。它改变了以前只能借助于继电器和步进器等机电器件进行逻辑和顺序控制的传统控制模式，并在作为主流控制器的几十年间，不断依据用户的不同需求提升各种功能，现代PLC还引入了计算机技术和信息技术，以适应现代工业环境的要求。     然而最近，一种新型控制器却对PLC发起了挑战。这种被美国ARC咨询机构定义为PAC（Programmable Automation Controller）的可编程自动控制器，“结合了PC的处理器、RAM和软件的优势，以及PLC固有的可靠性、坚固性和分布特性”。    “目前很多现代化的工业应用需要更多的功能要求，如网络连接、设备互用、企业数据集成等，这些都远远超过了传统的、基于离散-逻辑控制的PLC所能提供的功能。想要基于PLC的系统实现这些功能，必须用单独的处理器、网关或转换器、运行于独立PC的软件中间件以及企业系统级的专用软件进行综合系统集成。”在一家PAC供应商的网站上，记者看到这样一段描述PAC诞生背景的文字。他们认为，PAC可以同时拥有PC的功能和PLC的可靠性，是实现复杂控制时PLC的理想替代者。     而有业内人士认为，“全面发展”的性能仅是PAC的一方面优势。    “PAC的所有部件均按软件和硬件集成最灵活、最方便、成本最低为出发点，因此它是跨机械自动化、电气自动化、仪表自动化、计算机等专业的。这些特点使最终用户获得以下收益：设备的生命周期成本较低，资产的投资回报率提高，资产所有者总成本下降。”2006年5月，在北京举行的“首届中国PAC应用技术论坛”上，PLCopen中国组织主席彭瑜在谈到PAC的价值时说。     其实，PAC并不是一个新鲜事物。早在20世纪90年代，PAC的概念就已经被提出，而五六年前，国内外企业就陆续推出了自己的PAC产品。     研华（中国）有限公司是较早推出PAC产品的企业，其工业自动化事业群业务总监蔡奇男接受记者采访时如此解释PAC近几年开始在工业自动化界风行的原因，“随着人们对PC的熟悉程度不断加深，加之现有的控制器已经无法满足部分系统集成商和用户的需求，PAC应用的大环境已经成熟。”     目前，已经有越来越多的PAC产品和系统在工业自动化领域崭露头角。如GE-Fanuc公司的PAC SystemTM系统、西门子的SIMATIC TDC、罗克韦尔自动化的impactLogix 1769系列等，在国内各种自行开发或国产化的控制系统中，浙大中自的Suny TDCS9200集散控制系统也是符合PAC定义的新型控制系统。     然而，作为一种刚刚开始拓展其应用面的新产品，PAC还不被大多数用户认识和认可。在用户和系统集成商之间，对于PAC的批评声也不绝于耳。有人说，PAC相对于PLC来说价格高、可靠性低、可扩展能力差；还有人认为，PAC并没有真正针对某种迫切的或潜在的市场需求，因此不免曲高和寡。     不管怎样，目前PLC仍然是用户和系统集成商的首选控制器。    “PLC简单适用、价格低廉、稳定可靠，大概可以满足80%的工业控制要求。”彭瑜指出。     其实早在20世纪90年代中期，PLC技术就曾面临软PLC/PC控制技术的挑战，因此曾有人预言它将逐步退出工业自动化的历史舞台。而事实恰恰与之相反，过去5年内，超小型和小型PLC的性能获得了极大的提高，产量也大幅增长。     由于纯逻辑控制和顺序控制还有很大的市场，因此彭瑜认为，PAC很难取PLC而代之。“高端PLC尽管受到PC和最近几年出现的PAC的频频挑战，但根据自身技术和产品的发展需要，通过全面引入计算机新技术和信息技术，PLC在工业控制中的核心地位依然不可动摇。PLC、PC和PAC会在很长一段时间内，都共处于自动化市场，各有各的市场定向，PLC仍居主要地位。”     但对于PAC的出现对于工业自动化领域的积极意义，彭瑜也并不否认，“PAC的技术发展趋向，如统一的多专业开发平台、通信技术等也会对PLC的技术发展施加有益的影响。”  嵌入式产品前景可期记者崔宏薇     20世纪90年代末，随着科技的发展，嵌入式概念在我国开始出现铺天盖地之势。而对于什么是嵌入式，在10多年后的今天仍没有人能确切回答。但对定义的不确定并没有影响到嵌入式在工业领域的发展，如今它已经应用到社会的各个方面，从工厂中的控制器、仪器仪表到人们家里的电视机，嵌入式技术无处不在。     嵌入式系统是以“量体裁衣”的方式把所需的功能嵌入到应用系统的设备中，所以对于用户而言，它就抛弃了很多其他通用产品中多余的功能，可谓功能适用、够用。 “因为嵌入式系统没有其他多余的配置，应用的又是新技术，成本肯定会比同类产品低。”北京硕人时代科技有限公司副总经理邓宇春介绍说。有业内专家举例，采用嵌入式技术定制的专用控制设备的成本仅为通用PLC的1/3。很多工业自动化企业涉足嵌入式领域也正是看中了其低成本的优势。     同时由于功能的专一，存储介质无机械硬盘，又保证了嵌入式产品可靠性高，无病毒，抗干扰能力强；体积和尺寸小，功耗低，市场竞争力自然强于其他产品。     目前，嵌入式技术已经有力地促进了工业自动化装备的发展。在仪器仪表领域，智能化仪表在许多方面均应用的是嵌入式技术，如分析仪器、温度仪表、流量仪表等。在工业自动化领域，嵌入式系统则应用在智能传感器、信号变换单元、现场控制器和嵌入式工控机上。     有专家表示，嵌入式系统在工业自动化领域应用较多的就是现场控制。因为以往工业现场控制器均采用工业PC机及插入相应的I/O卡进行处理，带来了硬盘不可靠、病毒、操作系统不稳定等问题，从而影响了系统可靠性。而采用嵌入式现场控制器，用固态盘代替硬盘，用嵌入式操作系统代替传统的Windows98/2000操作系统，并将操作系统、应用组态软件固化，将极大地提高系统可靠性，缩小了体积，减少了成本，增强了抗病毒和抗干扰能力，适用于工业现场的恶劣环境。     但不得不承认的是，在工业自动化控制这个本该是嵌入式擅长的领域，嵌入式系统的应用并不像人们期待中的那么广泛，尽管它的价格比通用系统如PLC成本要低得多。这无疑阻碍了嵌入式系统的工业化，使开发企业的发展步伐也慢了下来。     但也有一个好的趋势，那就是嵌入式系统已经不再只局限于工业领域，正逐渐进入社会生活的各个方面。     由于嵌入式产品要求符合“量体裁衣”的原则，所以定制一直是这个行业中最普遍的运作模式。体积小、功耗低的嵌入式模块嵌入在各种应用设备中，模块外形可依设备需求而异，对功能、可靠性、成本、体积要求苛刻，嵌入式产品一直都是在按需定制、按需配置、按需重构。而这显然给生产开发企业带来了难题。     定制需要面对用户各种各样的需求，这就要求企业有很强的技术力量和应变、开发能力，而在邓宇春看来，“整个世界上嵌入式技术的成熟度也还没成熟到能随便定制产品的程度”，所以企业要面临的技术上的困难可想而知。与技术难度相伴而生的还有成本压连使利润遭到挤压。这就是我国嵌入式系统发展多年仍未实现大规模量产的原因之一。为解决这一问题，现在一些公司已不再提供最终产品，而是提供一种半成品，如嵌入式板卡。     可以肯定的是，尽管已有企业提出量产的方式，传统的定制模式仍将存在，这是由嵌入式系统的本质所决定的。但有业内人士指出，由于技术、实力等条件的限制，这种企业的规模很难做大，对产品的稳定性会有一定影响。     而除经营模式出现新趋势外，嵌入式在技术上也出现了新要求，嵌入式设备与 Internet 的结合、智能化都是嵌入式产品开发生产企业关注的要点。如研祥公司的所有产品就都具有网络功能，其开发的产品都具有百兆和千兆的网口。</div></div>

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