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   盡管國際金融危機(jī)的洶涌來襲給國內(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》的出臺以及擴(kuò)大內(nèi)需的4萬億投資對工程機(jī)械行業(yè)的推動，國內(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，也在影響著其上游行業(yè)——自動化行業(yè)的發(fā)展，自動化廠商紛紛選擇進(jìn)軍工程機(jī)械行業(yè)，以期獲得更大的行業(yè)市場與客戶資源。

　　談到工程機(jī)械行業(yè)應(yīng)用的自動化產(chǎn)品，我們會想到與此相關(guān)的許多產(chǎn)品指標(biāo)，諸如高可靠性、高防護(hù)等級、良好的電磁兼容性等等。但除卻這些性能因素，在國內(nèi)制造業(yè)節(jié)能、環(huán)保、高效生產(chǎn)的倡導(dǎo)下，越來越多的工程機(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，這樣的發(fā)展趨勢對于自動化產(chǎn)品來說，也是一個極大的利好消息。為此，我們邀請到三一重工智能控制設(shè)備有限公司硬件開發(fā)研究所工程師姚洪濤先生，請他為自動化企業(yè)支招。

　　發(fā)動機(jī)底盤與執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在節(jié)能空間

　　相對于一般行業(yè)，工程機(jī)械行業(yè)對自動化產(chǎn)品的要求較為苛刻。“由于工程機(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)等級是自動化產(chǎn)品最基本的要求，同時還應(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)的自動化產(chǎn)品的價格也相對較高。”姚洪濤介紹說。

　　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)動機(jī)是工程機(jī)械所有系統(tǒng)中對環(huán)境影響最大的部件，尤其在振動、噪聲和排放指標(biāo)方面，同時，發(fā)動機(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)動機(jī)與傳動系統(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)械對應(yīng)什么類型的發(fā)動機(jī)，這樣其功率曲線才能達(dá)到節(jié)能的效果。

　　姚洪濤說：“目前，我們在研究如何獲取發(fā)動機(jī)底盤信息與改善執(zhí)行機(jī)構(gòu)的項目。盡管相關(guān)產(chǎn)品沒有實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，但是這個項目已經(jīng)被列在我們的技術(shù)研究規(guī)劃中。”眾所周知，傳感器產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械發(fā)動機(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)境與各項功能的要求，而具備高防護(hù)等級的專用控制器更具有行業(yè)針對性，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。

　　姚洪濤介紹，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，可以提供工程機(jī)械控制所需的各類輸出驅(qū)動接口，以及車載系統(tǒng)所需的各類采集接口；還應(yīng)該能提供針對工程機(jī)械控制的各種高級應(yīng)用軟件算法模塊。

　　隨著工程機(jī)械市場規(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。“比如說，我們研究的五截臂工程機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動控制項目，要求每個截臂的連接處可以靈活運(yùn)動，只需要在末端點(diǎn)安裝一個傳感裝置，就可以實(shí)現(xiàn)每段截臂精確而又隨心所欲的動作。這就要求截臂能夠?qū)崿F(xiàn)路徑的規(guī)劃等功能，也對專用控制器提出了很高的要求，在智能化方面要有一個質(zhì)的飛躍。”姚洪濤介紹。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。這大大推動了控制領(lǐng)域自動化程度的提高，也使得控制器越來越人性化，對于操作人員的經(jīng)驗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)驗的共享，同時對客戶的服務(wù)項目上劃分更加詳細(xì)，也得到了用戶的廣泛認(rèn)可與好評。這樣的組織架構(gòu)與服務(wù)模式，也值得自動化企業(yè)借鑒。

　　“在三一重工，針對嵌入式、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，同時給予相應(yīng)的技術(shù)和服務(wù)支持。”姚洪濤解釋道。細(xì)分技術(shù)部門，并實(shí)現(xiàn)服務(wù)細(xì)分，優(yōu)勢不言而喻，在貼近行業(yè)需求的同時，也開拓了更大片的工程機(jī)械“藍(lán)海市場”。

　　近年來，國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展極大地帶動了其上游產(chǎn)業(yè)，這也促進(jìn)了工程機(jī)械行業(yè)自動化水平的成熟。目前，與國外一臺先進(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，自動化企業(yè)可以抓住機(jī)遇，繼續(xù)推動傳感器技術(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，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)時診斷、測試和報警，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)集中顯示、歷史查詢和自診斷功能。通過網(wǎng)絡(luò)通信還可實(shí)現(xiàn)機(jī)械故障遠(yuǎn)程診斷，節(jié)約維修時間與成本。

　　當(dāng)下，工程機(jī)械行業(yè)在中國市場的發(fā)展形勢可謂如火如荼，自動化產(chǎn)品的客戶認(rèn)知度與市場基礎(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，自動化廠商也應(yīng)該更關(guān)注工程機(jī)械行業(yè)的走勢，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)動器。

　　經(jīng)過激烈的競爭，艾默生CT的本地驅(qū)動專家，來自Subotica的Master?Inzenjering d.o.o.及其長期系統(tǒng)合作伙伴和電機(jī)系統(tǒng)制造商ATB?Sever共同贏得了這一享有盛譽(yù)的合同。這是一份基于包括價格、技術(shù)解決方案、經(jīng)驗和本地支持在內(nèi)的復(fù)雜評分系統(tǒng)的政府合同。ATB?Sever的項目經(jīng)理Petar Mikovic評論道：“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)驗和客戶支持等各方面共同促成了該合同的簽訂。”

　　ATB?Sever為客戶提供了一個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)場調(diào)試工作。

　　政府擁有的Te-Ko?Kostolac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。此項應(yīng)用可驅(qū)動和控制大型兩件式傳動帶系統(tǒng)，以去除煤層上方的泥土和巖石。該裝置提供了四個315kW的重載Unidrive SP獨(dú)立驅(qū)動器，每個驅(qū)動器均配備可直接與中央PLC和ESA?HMI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)動器的關(guān)鍵因素，該驅(qū)動器可以安裝在輸送站上有限的清潔的電氣開關(guān)室之中。

　　這四個驅(qū)動器均可在艾默生CT獨(dú)特的開環(huán)RFC模式下運(yùn)行，并控制兩個碾壓鼓，每個碾壓鼓的一端都具有一臺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)動器的速度，以確保電機(jī)功率的均勻分配。

　　發(fā)生故障時，該系統(tǒng)可以三臺甚至兩臺電機(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，輕載時該系統(tǒng)則自動降低速度。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^履帶系統(tǒng)將這兩個傳送帶移到所需位置，總長度可達(dá)2km。日常運(yùn)行24小時期間的負(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。

　　Unidrive?SP獨(dú)立控制室以小空間外殼和極具競爭力的價格提供了預(yù)制解決方案，至今客戶深信經(jīng)過現(xiàn)場強(qiáng)有力驗證的產(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。Petar?Mikovic補(bǔ)充說：“此項目進(jìn)展非常順利，我們已經(jīng)著眼于下一個重要方案。”

　　庫伯勒為移動工程車輛提供一站式服務(wù)

　　■庫伯勒（北京）自動化設(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，用于測量速度、定位以及傾角測量的傳感器都裸露在相同的苛刻環(huán)境中。通常的市場需求包括：寬泛的工作溫度使用環(huán)境，高沖擊和震動，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，抵御紫外線和陽光輻射的環(huán)境。

　　編碼器和直線測量技術(shù)在定位

　　測量中的應(yīng)用

　　準(zhǔn)確和強(qiáng)壯是庫伯勒產(chǎn)品顯著的特點(diǎn)。定位測量必須滿足移動車輛自動化的各個分支環(huán)節(jié)。庫伯勒用簡單而強(qiáng)壯的磁性測量系統(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。庫伯勒“圣蒂科思”（Sendix）編碼器系列可提供靈活的選項以滿足各種移動施工機(jī)械理想的解決方案。

　　轉(zhuǎn)速和速度測量傳感器

　　在設(shè)備工作中，準(zhǔn)確的速度信息的檢測是非常重要的。測量系統(tǒng)提供這個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。庫伯勒增量型編碼器可以承受強(qiáng)震動或極端溫度變化的環(huán)境而安全可靠的工作。

　　傾角儀和數(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，可以檢測設(shè)備運(yùn)行的豎直和水平姿態(tài)。

　　“科蒂科思”（Codix）多功能計數(shù)器可以顯示長度、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關(guān)使用。模擬量數(shù)顯儀表“科蒂科思”（Codix）55x與573，用于測量溫度、壓力和稱重，集成極限值開關(guān)，確保安全和設(shè)備急停。電子和機(jī)電的維護(hù)計數(shù)器，用于檢測設(shè)備的開關(guān)周期或運(yùn)行時間。

　　在傳統(tǒng)中創(chuàng)新是庫伯勒產(chǎn)品得益于50年工程自動化領(lǐng)域的經(jīng)驗。多年以來，庫伯勒持續(xù)研發(fā)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品在驅(qū)動、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，同時在結(jié)構(gòu)上，也針對移動設(shè)備的性能和安全性做了專門的設(shè)計。

　　巴魯夫BIL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

　　在位于開姆尼茨的發(fā)動機(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，在平衡軸殼的自動生產(chǎn)線上，設(shè)備必須要能夠辨識軸承外殼是否安裝，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。

　　不接觸就可測量高度變化

　　平衡軸殼的生產(chǎn)包括將每一個軸承殼套插入外殼的高低部分，軸殼一半位于底座部分，這個底座由液壓缸推動，靠在與彈簧栓配套的上部對立板上。塑料活塞可伸至平衡軸殼內(nèi)部，對軸承殼套的位置進(jìn)行施壓。如果軸殼通過液壓向上移動，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量值。如果由于軸承殼套沒有安裝或者安裝位置錯誤，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，平衡軸殼將會被帶離原處，送至手動工作站。

　　控制器的信號處理

　　盡管模擬信號不可直接傳遞給控制器，但卻能通過BES處理器繞行送至控制器。這是因為在大眾，現(xiàn)有的控制器沒有模擬輸入模式，所以傳感器信號不能直接被處理。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BIL傳感器安裝處理器板卡，這樣就能從測量值中產(chǎn)生交換點(diǎn)，并通過二進(jìn)制轉(zhuǎn)換信號的方式傳到控制器。

　　在這些情況或相似的任務(wù)中，經(jīng)常會使用接觸探針，而線性量度系統(tǒng)相對少見。通過使用接觸探針，大眾可以節(jié)省日常所需要的機(jī)械維修費(fèi)用，因為牢固的探針包括了在頂端裝彈簧的小件。但是接觸探針相對較貴，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來做預(yù)處理，如果這樣就會相應(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信號的同時，還可以簡化裝備部門的機(jī)械設(shè)計工作。

　　從改裝到標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品

　　另一個證明BIL系統(tǒng)比接觸探針更具備優(yōu)勢的因素是其高功能密度。傳感器長度與磁感應(yīng)式傳感器檢測距離的比率可達(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，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)勢還包括非接觸式結(jié)構(gòu)與完全的測量原則，使用被動位置標(biāo)志，使得系統(tǒng)無磨損，傳感元器件與電子元件都集成在軸殼內(nèi)，這使得產(chǎn)品對于震動與顫動十分靈敏，在特別嚴(yán)峻的工業(yè)環(huán)境下是理想之選。

　　通過改裝現(xiàn)有設(shè)備，大眾在改善產(chǎn)品質(zhì)量的同時，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姆尼茨的發(fā)動機(jī)生產(chǎn)公司，同時巴魯夫自身也是勝者，因為改裝的成功已經(jīng)使得更多的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品成系列地進(jìn)行生產(chǎn)。