【導(dǎo)讀】盡管國(guó)際金融危機(jī)的洶涌來(lái)襲給國(guó)內(nèi)機(jī)械制造業(yè)企業(yè)蒙上一層陰影，但隨著《工程機(jī)械制造業(yè)三年振興規(guī)劃》的出臺(tái)以及擴(kuò)大內(nèi)需的4萬(wàn)億投資對(duì)工程機(jī)械行業(yè)的推動(dòng)，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)仍然穩(wěn)步前行。在利好的刺激下，整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)格局也在不斷調(diào)整，各大企業(yè)也加大了對(duì)人才培養(yǎng)、技術(shù)創(chuàng)新上的投入。工程機(jī)械良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，也在影響著其上游行業(yè)——自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，自動(dòng)化廠商紛紛選擇進(jìn)軍工程機(jī)械行業(yè)，以期獲得更大的行業(yè)市場(chǎng)與客戶資源?！　≌劦焦こ虣C(jī)械行業(yè)應(yīng)用的自動(dòng)化產(chǎn)品，我們會(huì)想到與此相關(guān)的許多產(chǎn)品指標(biāo)，諸如高可靠性、高防護(hù)等級(jí)、良好的電磁兼容性等等。但除卻這些性能因素，在國(guó)內(nèi)制造業(yè)節(jié)能、環(huán)保、高效生產(chǎn)的倡導(dǎo)下，越來(lái)越多的工程機(jī)械制造商們已經(jīng)將目光鎖定在“綠色”、“智能”兩大關(guān)鍵詞上。同時(shí)，這樣的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)于自動(dòng)化產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)極大的利好消息。為此，我們邀請(qǐng)到三一重工智能控制設(shè)備有限公司硬件開(kāi)發(fā)研究所工程師姚洪濤先生，請(qǐng)他為自動(dòng)化企業(yè)支招。發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在節(jié)能空間　　相對(duì)于一般行業(yè)，工程機(jī)械行業(yè)對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)品的要求較為苛刻?！坝捎诠こ虣C(jī)械設(shè)備一般體積較為龐大，而且應(yīng)用環(huán)境又十分惡劣。高可靠性與高防護(hù)等級(jí)是自動(dòng)化產(chǎn)品最基本的要求，同時(shí)還應(yīng)具有抗振、防潮、防浪涌沖擊、防電擊等特點(diǎn)。因此，應(yīng)用在工程機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化產(chǎn)品的價(jià)格也相對(duì)較高?！币闈榻B說(shuō)。　　但是如果要在節(jié)能方面有所突破，僅僅擁有上述的性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。發(fā)動(dòng)機(jī)是工程機(jī)械所有系統(tǒng)中對(duì)環(huán)境影響最大的部件，尤其在振動(dòng)、噪聲和排放指標(biāo)方面，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也是 “耗能大戶”。據(jù)了解，目前工程機(jī)械行業(yè)提倡發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)、工作系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的合理匹配，這樣可以達(dá)到良好的節(jié)能效果。企業(yè)當(dāng)前的目標(biāo)是研究不同的工程機(jī)械對(duì)應(yīng)什么類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣其功率曲線才能達(dá)到節(jié)能的效果。　　姚洪濤說(shuō)：“目前，我們?cè)谘芯咳绾潍@取發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)信息與改善執(zhí)行機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目。盡管相關(guān)產(chǎn)品沒(méi)有實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，但是這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)被列在我們的技術(shù)研究規(guī)劃中?！北娝苤?a href="http://m.openheartcreations.com/tags/chuanganqi.html" target="_blank" class="keylink">傳感器產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)工控控制領(lǐng)域，例如位置傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等等。在這個(gè)應(yīng)用中，傳感器、分布式IO模塊等數(shù)據(jù)采集相關(guān)產(chǎn)品將得到更為廣泛的應(yīng)用與推廣。姚洪濤指出，從發(fā)動(dòng)機(jī)以及執(zhí)行部件上找到能耗的根源，才能從根本上解決工程機(jī)械設(shè)備耗能大、污染大的問(wèn)題，也將節(jié)能環(huán)保的工作提升到更高的技術(shù)層次。專用控制器的研發(fā)需關(guān)注智能化　　控制器及其相關(guān)控制系統(tǒng)是工程機(jī)械行業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)之一，直接決定了產(chǎn)品的性能。通用的可編程邏輯控制器（PLC）在很多方面難以滿足工程機(jī)械行業(yè)嚴(yán)酷的作業(yè)環(huán)境與各項(xiàng)功能的要求，而具備高防護(hù)等級(jí)的專用控制器更具有行業(yè)針對(duì)性，目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于挖掘機(jī)械、路面機(jī)械、起重機(jī)械等領(lǐng)域?！　∫闈榻B，專用控制器首先要適應(yīng)惡劣作業(yè)環(huán)境的能力，也要能夠承受大電流與高電壓的沖擊；同時(shí)，可以提供工程機(jī)械控制所需的各類輸出驅(qū)動(dòng)接口，以及車載系統(tǒng)所需的各類采集接口；還應(yīng)該能提供針對(duì)工程機(jī)械控制的各種高級(jí)應(yīng)用軟件算法模塊?！　‰S著工程機(jī)械市場(chǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，以及信息技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用在專用控制器上的新技術(shù)也層出不窮?！氨热缯f(shuō)，我們研究的五截臂工程機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目，要求每個(gè)截臂的連接處可以靈活運(yùn)動(dòng)，只需要在末端點(diǎn)安裝一個(gè)傳感裝置，就可以實(shí)現(xiàn)每段截臂精確而又隨心所欲的動(dòng)作。這就要求截臂能夠?qū)崿F(xiàn)路徑的規(guī)劃等功能，也對(duì)專用控制器提出了很高的要求，在智能化方面要有一個(gè)質(zhì)的飛躍?！币闈榻B。隨著控制器處理能力的不斷提高，許多復(fù)雜的算法尤其是智能控制算法可以得到充分的應(yīng)用。這大大推動(dòng)了控制領(lǐng)域自動(dòng)化程度的提高，也使得控制器越來(lái)越人性化，對(duì)于操作人員的經(jīng)驗(yàn)與熟練程度的要求逐漸降低，而操作效率卻不斷提升。服務(wù)門類有待細(xì)分　　據(jù)姚洪濤介紹，三一重工的各大部門各有分工，但彼此之間的業(yè)務(wù)也是交叉的，這一方面助推了彼此經(jīng)驗(yàn)的共享，同時(shí)對(duì)客戶的服務(wù)項(xiàng)目上劃分更加詳細(xì)，也得到了用戶的廣泛認(rèn)可與好評(píng)。這樣的組織架構(gòu)與服務(wù)模式，也值得自動(dòng)化企業(yè)借鑒。　　“在三一重工，針對(duì)嵌入式、電氣、硬件、軟件、系統(tǒng)應(yīng)用等都有專門的研究所，這樣的組織架構(gòu)幾乎涵蓋了所有的技術(shù)門類，也滿足了工程機(jī)械行業(yè)的技術(shù)需求。在我們硬件開(kāi)發(fā)研究所，主要的任務(wù)就是為各類以‘工程’為主題的機(jī)械裝備提供關(guān)鍵、特色控制部件和系統(tǒng)，并結(jié)合工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)Ｓ眉夹g(shù)提供工程機(jī)械的智能控制綜合解決方案，同時(shí)給予相應(yīng)的技術(shù)和服務(wù)支持?！币闈忉尩?。細(xì)分技術(shù)部門，并實(shí)現(xiàn)服務(wù)細(xì)分，優(yōu)勢(shì)不言而喻，在貼近行業(yè)需求的同時(shí)，也開(kāi)拓了更大片的工程機(jī)械“藍(lán)海市場(chǎng)”?！　〗陙?lái)，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展極大地帶動(dòng)了其上游產(chǎn)業(yè)，這也促進(jìn)了工程機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化水平的成熟。目前，與國(guó)外一臺(tái)先進(jìn)設(shè)備上裝有幾十只，甚至幾百只傳感器的現(xiàn)狀相比，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械不論在傳感器數(shù)量、種類以及采集的范圍方面都存在差距。姚洪濤認(rèn)為，自動(dòng)化企業(yè)可以抓住機(jī)遇，繼續(xù)推動(dòng)傳感器技術(shù)的發(fā)展，在材料、工藝、使用壽命、抗干擾能力及智能化方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)通訊及遠(yuǎn)程診斷技術(shù)方面，可以將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械設(shè)備內(nèi)部各系統(tǒng)間的連接和通訊中。這樣不光可以減少線路連接，提高系統(tǒng)可靠性，也可進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷、測(cè)試和報(bào)警，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)集中顯示、歷史查詢和自診斷功能。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信還可實(shí)現(xiàn)機(jī)械故障遠(yuǎn)程診斷，節(jié)約維修時(shí)間與成本?！　‘?dāng)下，工程機(jī)械行業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展形勢(shì)可謂如火如荼，自動(dòng)化產(chǎn)品的客戶認(rèn)知度與市場(chǎng)基礎(chǔ)也隨著該行業(yè)的發(fā)展而逐漸成熟與穩(wěn)固。在行業(yè)整體向綠色、智能轉(zhuǎn)型的同時(shí)，自動(dòng)化廠商也應(yīng)該更關(guān)注工程機(jī)械行業(yè)的走勢(shì)，研發(fā)出更適合行業(yè)發(fā)展的新產(chǎn)品與新技術(shù)。艾默生CT Unidrive SP產(chǎn)品應(yīng)用于采礦挖掘　　■艾默生CT　　位于貝爾格萊德東南部約90公里處的Kostolac大型露天煤礦，采用了艾默生CT的重載交流驅(qū)動(dòng)器?！　〗?jīng)過(guò)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，艾默生CT的本地驅(qū)動(dòng)專家，來(lái)自Subotica的MasterInzenjering d.o.o.及其長(zhǎng)期系統(tǒng)合作伙伴和電機(jī)系統(tǒng)制造商ATBSever共同贏得了這一享有盛譽(yù)的合同。這是一份基于包括價(jià)格、技術(shù)解決方案、經(jīng)驗(yàn)和本地支持在內(nèi)的復(fù)雜評(píng)分系統(tǒng)的政府合同。ATBSever的項(xiàng)目經(jīng)理Petar Mikovic評(píng)論道：“我們與艾默生CT、Master Engineering之間的密切工作關(guān)系，以及此類方案的經(jīng)驗(yàn)和客戶支持等各方面共同促成了該合同的簽訂。”　　ATBSever為客戶提供了一個(gè)完整的交鑰匙解決方案，包括電子控制面板、軟件、電機(jī)、所有電氣和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作?！　≌畵碛械腡e-KoKostolac礦是塞爾維亞第二大露天煤礦，直接為附近的燃煤電站供應(yīng)燃煤。此項(xiàng)應(yīng)用可驅(qū)動(dòng)和控制大型兩件式傳動(dòng)帶系統(tǒng)，以去除煤層上方的泥土和巖石。該裝置提供了四個(gè)315kW的重載Unidrive SP獨(dú)立驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器均配備可直接與中央PLC和ESAHMI面板通信的Profibus模塊。緊湊的尺寸以及易于安裝和維護(hù)的模塊化格式是選擇這些驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵因素，該驅(qū)動(dòng)器可以安裝在輸送站上有限的清潔的電氣開(kāi)關(guān)室之中?！　∵@四個(gè)驅(qū)動(dòng)器均可在艾默生CT獨(dú)特的開(kāi)環(huán)RFC模式下運(yùn)行，并控制兩個(gè)碾壓鼓，每個(gè)碾壓鼓的一端都具有一臺(tái)315kW、1490r/min的電機(jī)。控制系統(tǒng)可監(jiān)控負(fù)載，并調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的速度，以確保電機(jī)功率的均勻分配?！　“l(fā)生故障時(shí)，該系統(tǒng)可以三臺(tái)甚至兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行。大多數(shù)情況下，傳送帶以50Hz，4.5m/s的全速運(yùn)行，但為了減少能耗，輕載時(shí)該系統(tǒng)則自動(dòng)降低速度。挖掘機(jī)將泥土裝入1.6m寬的負(fù)載傳送帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)將裝載物輸送到分配傳送帶上?？赏ㄟ^(guò)履帶系統(tǒng)將這兩個(gè)傳送帶移到所需位置，總長(zhǎng)度可達(dá)2km。日常運(yùn)行24小時(shí)期間的負(fù)載相當(dāng)均勻，根據(jù)裝載泥土和巖石的特性，系統(tǒng)能力在3000t/h和5000t/h之間變化?！　nidriveSP獨(dú)立控制室以小空間外殼和極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格提供了預(yù)制解決方案，至今客戶深信經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)有力驗(yàn)證的產(chǎn)品。該產(chǎn)品也提供了業(yè)界領(lǐng)先的通信、反饋選件、多種操作模式（包括節(jié)能四象限操作）和高度的可編程性。PetarMikovic補(bǔ)充說(shuō)：“此項(xiàng)目進(jìn)展非常順利，我們已經(jīng)著眼于下一個(gè)重要方案?！?b>庫(kù)伯勒為移動(dòng)工程車輛提供一站式服務(wù)　　■庫(kù)伯勒（北京）自動(dòng)化設(shè)備貿(mào)易有限公司　　公共作業(yè)車輛一般都在苛刻的環(huán)境下工作，用于測(cè)量速度、定位以及傾角測(cè)量的傳感器都裸露在相同的苛刻環(huán)境中。通常的市場(chǎng)需求包括：寬泛的工作溫度使用環(huán)境，高沖擊和震動(dòng)，抵御潮濕、蒸汽噴射清洗、路面灑水、路面灑鹽、露水的車輛環(huán)境，抵御粉塵的環(huán)境，諸如道理灰塵、田地塵土和石頭顆粒，抵御紫外線和陽(yáng)光輻射的環(huán)境?！　【幋a器和直線測(cè)量技術(shù)在定位　　測(cè)量中的應(yīng)用　　準(zhǔn)確和強(qiáng)壯是庫(kù)伯勒產(chǎn)品顯著的特點(diǎn)。定位測(cè)量必須滿足移動(dòng)車輛自動(dòng)化的各個(gè)分支環(huán)節(jié)。庫(kù)伯勒用簡(jiǎn)單而強(qiáng)壯的磁性測(cè)量系統(tǒng)，以及高精度的光學(xué)原理傳感器，很方便地滿足了市場(chǎng)的需求。所有的常用的通訊接口都能提高和滿足，比如：模擬量電壓與電流輸出、CANopen/SAE J1939、SSI以及其他接口。庫(kù)伯勒“圣蒂科思”（Sendix）編碼器系列可提供靈活的選項(xiàng)以滿足各種移動(dòng)施工機(jī)械理想的解決方案。　　轉(zhuǎn)速和速度測(cè)量傳感器　　在設(shè)備工作中，準(zhǔn)確的速度信息的檢測(cè)是非常重要的。測(cè)量系統(tǒng)提供這個(gè)重要的速度信息需要在苛刻的惡劣環(huán)境下獲得，并要求不能有任何的可靠性損失。庫(kù)伯勒增量型編碼器可以承受強(qiáng)震動(dòng)或極端溫度變化的環(huán)境而安全可靠的工作?！　A角儀和數(shù)顯技術(shù)　　一脈相承、一站式服務(wù)的傳感器和數(shù)顯技術(shù)，傾角儀提供模擬量輸出和CANopen總線輸出，可以檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行的豎直和水平姿態(tài)?！　　翱频倏扑肌保–odix）多功能計(jì)數(shù)器可以顯示長(zhǎng)度、速度、角度和位置等物理量?？删幊痰妮敵隹勺鳛檫\(yùn)行程序控制和限位開(kāi)關(guān)使用。模擬量數(shù)顯儀表“科蒂科思”（Codix）55x與573，用于測(cè)量溫度、壓力和稱重，集成極限值開(kāi)關(guān)，確保安全和設(shè)備急停。電子和機(jī)電的維護(hù)計(jì)數(shù)器，用于檢測(cè)設(shè)備的開(kāi)關(guān)周期或運(yùn)行時(shí)間?！　≡趥鹘y(tǒng)中創(chuàng)新是庫(kù)伯勒產(chǎn)品得益于50年工程自動(dòng)化領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)。多年以來(lái)，庫(kù)伯勒持續(xù)研發(fā)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品在驅(qū)動(dòng)、戶外和重載工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。細(xì)節(jié)決定勝負(fù)，庫(kù)伯勒產(chǎn)品特性智能化、高品質(zhì)，這些都給客戶應(yīng)用提供了巨大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在結(jié)構(gòu)上，也針對(duì)移動(dòng)設(shè)備的性能和安全性做了專門的設(shè)計(jì)?！　“汪敺駼IL磁感應(yīng)式位置傳感器為大眾產(chǎn)品提供質(zhì)量保障　　■巴魯夫（上海）貿(mào)易有限公司　　在位于開(kāi)姆尼茨的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配廠里，大眾薩克森公司有兩條平衡軸殼裝配線。這種平衡軸殼包括軸承殼套，在平衡軸殼的自動(dòng)生產(chǎn)線上，設(shè)備必須要能夠辨識(shí)軸承外殼是否安裝，并且安裝在正確的位置上。為提高設(shè)備的精度與可靠性，之前的測(cè)量系統(tǒng)的分辨率必須要提升。提升分辨率主要源于大眾對(duì)于緊密度公差與高品質(zhì)的需求，現(xiàn)在大眾使用的系統(tǒng)在巴魯夫改裝部門的協(xié)助下進(jìn)行了相應(yīng)的修改?！　〔唤佑|就可測(cè)量高度變化　　平衡軸殼的生產(chǎn)包括將每一個(gè)軸承殼套插入外殼的高低部分，軸殼一半位于底座部分，這個(gè)底座由液壓缸推動(dòng)，靠在與彈簧栓配套的上部對(duì)立板上。塑料活塞可伸至平衡軸殼內(nèi)部，對(duì)軸承殼套的位置進(jìn)行施壓。如果軸殼通過(guò)液壓向上移動(dòng)，彈簧就向后彈起，進(jìn)而觸到作為位置指示器的磁性板。BIL位置傳感器與磁性板并不直接接觸，但卻又“連接”在一起，這能夠檢測(cè)磁性板位置的變化以及指示模擬輸出量，這一輸出值是軸承殼套位置與類型的測(cè)量值。如果由于軸承殼套沒(méi)有安裝或者安裝位置錯(cuò)誤，導(dǎo)致預(yù)定壓力值與之不符，控制器將記錄這一輸出值為NOK，平衡軸殼將會(huì)被帶離原處，送至手動(dòng)工作站?！　】刂破鞯男盘?hào)處理　　盡管模擬信號(hào)不可直接傳遞給控制器，但卻能通過(guò)BES處理器繞行送至控制器。這是因?yàn)樵诖蟊?，現(xiàn)有的控制器沒(méi)有模擬輸入模式，所以傳感器信號(hào)不能直接被處理。由于要進(jìn)行部分進(jìn)行修改而不是全局更換，就要為28個(gè)BIL傳感器安裝處理器板卡，這樣就能從測(cè)量值中產(chǎn)生交換點(diǎn)，并通過(guò)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換信號(hào)的方式傳到控制器?！　≡谶@些情況或相似的任務(wù)中，經(jīng)常會(huì)使用接觸探針，而線性量度系統(tǒng)相對(duì)少見(jiàn)。通過(guò)使用接觸探針，大眾可以節(jié)省日常所需要的機(jī)械維修費(fèi)用，因?yàn)槔喂痰奶结槹嗽陧敹搜b彈簧的小件。但是接觸探針相對(duì)較貴，尤其是在要求高分辨率的情況下更為明顯。而且，他們提供模擬輸出信號(hào)來(lái)做預(yù)處理，如果這樣就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生的額外的昂貴技術(shù)費(fèi)用。由于巴魯夫改裝部門的努力，一種經(jīng)濟(jì)而又可靠的選擇就成為了現(xiàn)實(shí)，在提供適當(dāng)?shù)慕粨Q信號(hào)的同時(shí)，還可以簡(jiǎn)化裝備部門的機(jī)械設(shè)計(jì)工作?！　母难b到標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品　　另一個(gè)證明BIL系統(tǒng)比接觸探針更具備優(yōu)勢(shì)的因素是其高功能密度。傳感器長(zhǎng)度與磁感應(yīng)式傳感器檢測(cè)距離的比率可達(dá)160mm，滿足工作范圍要求。同樣，外形的因素也是應(yīng)用中的一大優(yōu)勢(shì)，盡管內(nèi)置電子處理器件，但外形卻十分緊湊。BIL傳感器產(chǎn)品的其他優(yōu)勢(shì)還包括非接觸式結(jié)構(gòu)與完全的測(cè)量原則，使用被動(dòng)位置標(biāo)志，使得系統(tǒng)無(wú)磨損，傳感元器件與電子元件都集成在軸殼內(nèi)，這使得產(chǎn)品對(duì)于震動(dòng)與顫動(dòng)十分靈敏，在特別嚴(yán)峻的工業(yè)環(huán)境下是理想之選?！　⊥ㄟ^(guò)改裝現(xiàn)有設(shè)備，大眾在改善產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，在平衡軸裝配線上大大提高了零件的生產(chǎn)能力。盡管需求逐漸增多，但是卻進(jìn)一步地保證了大眾的“零缺陷”生產(chǎn)。勝者不僅僅是位于開(kāi)姆尼茨的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)公司，同時(shí)巴魯夫自身也是勝者，因?yàn)楦难b的成功已經(jīng)使得更多的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品成系列地進(jìn)行生產(chǎn)。