目前运动控制技术已经基本上解决了工业制造精度、速度和动态性能的问题;而在未来,运动控制将要(或者正在)迎来的挑战是-如何在设备(生产线)上完成越来越多的精细设备动作。看下最近各家发布的新产品就不难发现,各家都把小体积尺寸作为一大重点。这个不难理解,更小的体积,意味着可以在单位空间内放置更多运动控制部件,这是提升设备自动化,完成更多精细动作的基础。
例如:罗克韦尔自动化新款 Kinetix 5500 和5700 系列驱动器,较市场上同级别产品占用空间减少高达50%。越来越多的制造企业意识到了将人从繁重的体力劳动中解放出来的重要性,感受到了设备自动化所带来的经济效益。我们说,这个趋势将继续下去。但各家其实并不仅仅是在单台设备的体积的优化,为了使多轴系统的硬件空间进一步优化,其他技术也不断被应用,如罗克韦尔自动化在新款 Kinetix 5700 采用了双轴驱动模块技术、驱动器书本式零间距安装、共直流母线技术等多项技术。
前面有个高大上的词,就是更加“集成”,用更少的部件实现更多的功能。借此在有限的空间内提升设备自动化程度。前面提到的共直流母线技术除了让多个驱动器安装空间减少,同时也帮助系统供电减少大量空开、断路器和滤波器的使用数量。将直流母线技术和总线技术进一步整合,这几年出现了“集成驱动电机”的产品,极大减少盘柜空间和数量。
记得在06年的时候看过一份报告,全球机器设备中的单台运动轴数平均为4-6轴,而且那时大部分设备动作是独立的,基本没有什么同步。那会儿提到运动控制,就是数控、半导体、机器人等。而去年看这个数字的时候,已经是12-16了,我们动辄就会看到几十个甚至上百个轴的设备;而且越来越多的轴需要联动、同步。随着设备同步轴数的增加,除了控制器需要更强大,能够以更快的速度处理更多的动作算法,运动控制网络也必须能够hold住。前者是大脑,后者是神经。同样是毫秒级的时钟同步控制,3个轴、30个轴、到上百个轴,对于控制器的运算速度和网络时钟的频率和精度要求是完全不在一个量级上的。
例如,虽然从局部看,减速机的购买成本要高于同步带传动,但如果使用高效率的减速机,传动效率可以提升30%以上,于是驱动这个负载的电机、驱动器、电源、电缆等一系列的部件的功率、能耗、体积都将减小,这个成本降低将远远大于使用减速机的成本。更重要的是,因此,将有机会在更小的空间内布置更多控制和驱动组件,从而实现更加自动化的先进功能。
从工程实施和维护的角度看,设备运动控制功能的增加,必然带来以线性或者几何倍数攀升的工程和维护的时间、成本,这是我们不希望看到的。
罗克韦尔新闻中心