1、國外工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展動(dòng)態(tài)本文編者：梁昌鑫平帆高順平摘要:本文簡要介紹了國外工業(yè)自動(dòng)化已經(jīng)進(jìn)入基于信息技術(shù)的自動(dòng)化時(shí)代，特別是發(fā)展基于PC的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、嵌入式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)、三維CAD應(yīng)用、工業(yè)設(shè)計(jì)和仿真設(shè)計(jì)等。Abstract:This paper briefly in troduced the in dustrial automati on abroad which has en tered into the automati on age based on the in formatio n tech no logies, esp ecially on the PCbas

2、ed in dustrial automati on system, embedded system, Field bus, In dustrial Ether net, app licati on of 3D CAD, in dustrial desig n, compu ter simulatio n tech no logy, etc.工業(yè)自動(dòng)化經(jīng)過了機(jī)械自動(dòng)化、機(jī)電一體化的發(fā)展，目前已進(jìn)入 基于信息技術(shù) 的自動(dòng)化。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、 通信技術(shù)以及以太網(wǎng)技 術(shù)引入加快了工業(yè)自動(dòng)化 的發(fā)展。目前工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的動(dòng)態(tài)如下：、基于PC的自動(dòng)化系統(tǒng)工業(yè)PC可將PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線、網(wǎng)絡(luò)通信等集成，構(gòu)

3、成多功能的自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)。世界上目前的主要制造商有Sieme ns、Schn eider、ABB、東芝、三菱、日立等30多家廠商。工業(yè)PC可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、人機(jī)界面、過程優(yōu)化、物理跟 蹤、配方處理、質(zhì)量檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析等多種領(lǐng)域的自動(dòng)化控制系統(tǒng)將占工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)，如圖(1-1 , (1-2所示。預(yù)計(jì)到2010年基于PC用領(lǐng)域的30%。專家們認(rèn)為工業(yè)PC的優(yōu)點(diǎn):(1通過PC軟件可實(shí)現(xiàn)邏輯控制和運(yùn)動(dòng)控制的功能，降低系統(tǒng)硬 件和備件的成 本。(2 P C的開放性保證了控制器與系統(tǒng)中第三方的軟硬件連接。PC+現(xiàn)場(chǎng)總線+分布式I/O的系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信速度和整體效率。(3可完成PLC難以完成的數(shù)

4、據(jù)處理和分析。$j-慫Tb.r I為 'r '*亠_ _4厶一a詢SWdft MX 14* =-IW)V «j 4'、徵 Q ,*耳 f -:QE'應(yīng)h;3R爭(zhēng)£：.:1111 r日.“弼尊塔a心'虧T圖1-1圖1-2護(hù)管偉嚴(yán);«iiL 二.農(nóng)備丄»>p«BrN匚空產(chǎn)； '律js靈嚴(yán) 護(hù)空立第> 產(chǎn)譽(yù)託一f蘆jf5'、嵌入式控制系統(tǒng)嵌入式控制系統(tǒng)不屬于工業(yè) PC系統(tǒng),但它有計(jì)算機(jī)的功能。它主要面向應(yīng)用，軟硬件可根據(jù)用戶需要靈活裁減，以達(dá)到降低成本和 提高了應(yīng) 用的可行性和靈活性

5、，從而擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。 在世界上各個(gè) 展覽會(huì)上展出的嵌入式 控制系統(tǒng)基礎(chǔ)產(chǎn)品和開發(fā)工具非常多，說明它得到了極快的發(fā)展。主要的制造商有SIEMENS、EPIS、ADDI DATA、DIGITAL LOGIC 等廠家。EPIS 公司 的產(chǎn)品如圖（2-1所示。:咄 U"IIII tth圖2-1,系統(tǒng)的應(yīng)用軟件嵌入式控制系統(tǒng)的制造商主要提供系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)操作系統(tǒng) 和接口由用戶自行設(shè)計(jì)，通常硬件系統(tǒng)應(yīng)具有以下性 能:寸實(shí)時(shí)和多任務(wù)有很強(qiáng)的支持力。有強(qiáng)大功能的存儲(chǔ)器保護(hù)和擴(kuò)展功能。并具有各種應(yīng)用對(duì)象所需的特殊接口。具有運(yùn)動(dòng)控制器的功能。T;補(bǔ)T j”:遲冷學(xué).1母知*re .由 DIGITAL-

6、LOGIC 公司提供的MSMG1SEN 如圖 C2-2）所示2-2BE丄7 -燉.ft -宙 DIGITAL LOGIC 公司提供的MSMGISEN如圖22）所示ADDI DATA公司的瞬件索締可以圖2-3控制系統(tǒng)的操作系統(tǒng)可采用 Windows 90、Windows CE、Windows NT、LINUX、QNX 和 RTXDOS 等。要實(shí)現(xiàn)ERP ,三、數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品制造業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出了數(shù)字化通信和信息集成的技術(shù)要求。首先要將企業(yè)的底層數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確傳送到管理層,計(jì)算機(jī)就能保證ERP得以有效應(yīng) 用，否則ERP將難以發(fā)揮作用。制造信息協(xié)會(huì)MMS規(guī)定了工廠底層控制器與主計(jì)算機(jī)通信的有關(guān)規(guī)定和協(xié)議

7、。在企業(yè)中信息來自三個(gè)層次：企業(yè)管理層、控制層和 現(xiàn)場(chǎng)層。其中控制層通過MES系統(tǒng)執(zhí)行，現(xiàn)場(chǎng)層采用現(xiàn)場(chǎng)總線。目前世界主要的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品生產(chǎn)廠商共有幾百個(gè)。圖(3-1表示西門子公司數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。l 一 ' 一rri-It圖3-1?企業(yè)管理層：實(shí)現(xiàn)物流、資金流和信息流等管理，通過Internet/Intranet連接,實(shí) 現(xiàn)計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程故障的監(jiān)測(cè)；？控制層:使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場(chǎng)底層到車間級(jí) 網(wǎng)絡(luò)化；?現(xiàn)場(chǎng)層:現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化的執(zhí)行器和傳感器被連成網(wǎng)絡(luò)。1、現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線已成為世界上自動(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)，現(xiàn)在有40多種,影響大的有Profibus、Fieldbus Foundat

8、ion(FF、CAN、Worldfip、CoutrolNet、DeviceNet、 In terbus、 Lon works、AS-I底層總線等。通過現(xiàn)場(chǎng)總線可將分散在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備與控制室的主機(jī) 之間實(shí)現(xiàn)智能、雙向、串行、多點(diǎn)數(shù)字通信 系統(tǒng)，如圖（3-2所示。它具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)開放性、設(shè)備智能化、互操作性、互換 性等技術(shù)特點(diǎn)，而且大大減少接線提高了可靠性。圖3-22、工業(yè)以太網(wǎng)隨著工業(yè)網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展，為解決工業(yè)設(shè)備與In ternet的聯(lián)網(wǎng)可采用辦公自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)方式TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)，如圖（3-3所示。因?yàn)楣I(yè)以太網(wǎng)是在以太網(wǎng)成熟情 況下發(fā)展起來的，它成功預(yù)防了數(shù)據(jù) 沖突，可有

9、效利用數(shù)據(jù)通道。PC機(jī)可充分利用 企業(yè)的以太網(wǎng)，從而 輕松實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)。圖3-3其中德國Hirschmann公司生產(chǎn)了以太網(wǎng)近百種的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品,其中主要產(chǎn)品如圖（3-4所示。*工業(yè)無線電信號(hào)接受器、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換器W -第M H人圖3-4四、產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件在不少國外研討會(huì)上國外專家認(rèn)為產(chǎn)品造就了企業(yè)，而產(chǎn)品70%以上成本、質(zhì)量的保證和所有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)取決于設(shè)計(jì)過程，所以國外非 常重視產(chǎn)品設(shè)計(jì)，特別是設(shè)計(jì) 軟件的開發(fā)和應(yīng)用。1、二維和三維CAD21世紀(jì),產(chǎn)品的壽命越來越短，生產(chǎn)批量越來越小，品種越來 越多樣化。要求新 產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售的速度越來越快。因此能 不斷推出優(yōu)質(zhì)、可靠產(chǎn)品的

10、企 業(yè)將會(huì)立于不敗之地。目前,國內(nèi)大部分中小型企業(yè)仍停留在經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和類比設(shè)計(jì)。而國外已大力推 廣二維和三維CAD。下表為美、德企業(yè)應(yīng)用二維和三 維CAD的比例。標(biāo)準(zhǔn)千兆以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器 成組信號(hào)轉(zhuǎn)換器診斷軟件工業(yè)視頻和音頻發(fā)送器信號(hào)轉(zhuǎn)換器2D2D+3D3D美國55%40%5%徳國65.5%27.6%6% I . *1I T_. t>l-b -iilj I <.山* T ,( h , M冒卅丄Fnu r - i宙-h_ 1=r iJlU «MU« 9中M>iOB.jr k riu«*X円辜roucrfw rtlVMRI Mo4_WMoMObcriU

11、ctwMineartnMnut0a= «9;fwfc w_ I 叮1 LL '.<11 Qr EJJ'"1 .1 TbL 孔*j-： .1*1 I才.I r |“廠打|F- .T1*m弭-二申I z V I f他們應(yīng)用二維+三維CAD之后,使企業(yè)生產(chǎn)能力提高了 46%,特別是EDS、IBM、PTC等都在開發(fā)支持具有創(chuàng)新能力的三維 CAD 。圖（4-1是ISD公司的三維設(shè)計(jì)效果圖。圖4-1三維CAD設(shè)計(jì)產(chǎn)品效果圖2、工業(yè)設(shè)計(jì)工業(yè)設(shè)計(jì)是綜合了各學(xué)科的設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)團(tuán)隊(duì)工作，由造型設(shè)計(jì) 和機(jī)械設(shè)計(jì)共 同來完成。目前造型設(shè)計(jì)采用Photoshop平面設(shè)計(jì)軟件、3dmax maya三維影視動(dòng)畫軟件、機(jī)械設(shè)計(jì)采用AUTOCAD、PROE、UG 。這次展示了造型設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)之間的設(shè)計(jì)軟件Solidworks。以實(shí)現(xiàn)造型設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)之間的銜接。3、仿真設(shè)計(jì)這次展示的仿真設(shè)計(jì)軟件的廠商也不少，特別是用于汽車、飛機(jī)生產(chǎn)線的仿真 設(shè)計(jì)。Synaps公司對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品的仿真設(shè)計(jì)和應(yīng)力分析如圖(4-2所示。圖4-2ABB公司可提供在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維仿真模擬軟件,如圖(4-3所示，是采用機(jī)器人的