【導讀】盡管國際金融危機的洶涌來襲給國內(nèi)機械制造業(yè)企業(yè)蒙上一層陰影，但隨著《工程機械制造業(yè)三年振興規(guī)劃》的出臺以及擴大內(nèi)需的4萬億投資對工程機械行業(yè)的推動，國內(nèi)工程機械行業(yè)仍然穩(wěn)步前行。在利好的刺激下，整個工程機械行業(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軍工程機械行業(yè)，以期獲得更大的行業(yè)市場與客戶資源。　　談到工程機械行業(yè)應用的自動化產(chǎn)品，我們會想到與此相關(guān)的許多產(chǎn)品指標，諸如高可靠性、高防護等級、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)的倡導下，越來越多的工程機械制造商們已經(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)動機底盤與執(zhí)行機構(gòu)存在節(jié)能空間　　相對于一般行業(yè)，工程機械行業(yè)對自動化產(chǎn)品的要求較為苛刻?！坝捎诠こ虣C械設(shè)備一般體積較為龐大，而且應用環(huán)境又十分惡劣。高可靠性與高防護等級是自動化產(chǎn)品最基本的要求，同時還應具有抗振、防潮、防浪涌沖擊、防電擊等特點。因此，應用在工程機械行業(yè)的自動化產(chǎn)品的價格也相對較高?！币闈榻B說?！　〉侨绻诠?jié)能方面有所突破，僅僅擁有上述的性能還遠遠不夠。發(fā)動機是工程機械所有系統(tǒng)中對環(huán)境影響最大的部件，尤其在振動、噪聲和排放指標方面，同時，發(fā)動機也是 “耗能大戶”。據(jù)了解，目前工程機械行業(yè)提倡發(fā)動機與傳動系統(tǒng)、工作系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的合理匹配，這樣可以達到良好的節(jié)能效果。企業(yè)當前的目標是研究不同的工程機械對應什么類型的發(fā)動機，這樣其功率曲線才能達到節(jié)能的效果。　　姚洪濤說：“目前，我們在研究如何獲取發(fā)動機底盤信息與改善執(zhí)行機構(gòu)的項目。盡管相關(guān)產(chǎn)品沒有實現(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?！北娝苤?a href="http://www.zkxxing.cn/tags/chuanganqi.html" target="_blank" class="keylink">傳感器產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用于工程機械發(fā)動機工控控制領(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用與推廣。姚洪濤指出，從發(fā)動機以及執(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械行業(yè)嚴酷的作業(yè)環(huán)境與各項功能的要求，而具備高防護等級的專用控制器更具有行業(yè)針對性，目前已經(jīng)普遍應用于挖掘機械、路面機械、起重機械等領(lǐng)域?！　∫闈榻B，專用控制器首先要適應惡劣作業(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；還應該能提供針對工程機械控制的各種高級應用軟件算法模塊。　　隨著工程機械市場規(guī)模的日益擴大，以及信息技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，應用在專用控制器上的新技術(shù)也層出不窮?！氨热缯f，我們研究的五截臂工程機械設(shè)備的運動控制項目，要求每個截臂的連接處可以靈活運動，只需要在末端點安裝一個傳感裝置，就可以實現(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?！币闈榻B。隨著控制器處理能力的不斷提高，許多復雜的算法尤其是智能控制算法可以得到充分的應用。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。服務門類有待細分　　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，同時對客戶的服務項目上劃分更加詳細，也得到了用戶的廣泛認可與好評。這樣的組織架構(gòu)與服務模式，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，主要的任務就是為各類以‘工程’為主題的機械裝備提供關(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)提供工程機械的智能控制綜合解決方案，同時給予相應的技術(shù)和服務支持?！币闈忉尩?。細分技術(shù)部門，并實現(xiàn)服務細分，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械“藍海市場”。　　近年來，國內(nèi)工程機械行業(yè)的快速發(fā)展極大地帶動了其上游產(chǎn)業(yè)，這也促進了工程機械行業(yè)自動化水平的成熟。目前，與國外一臺先進設(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。姚洪濤認為，自動化企業(yè)可以抓住機遇，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行進一步的研究。同時，在網(wǎng)絡(luò)通訊及遠程診斷技術(shù)方面，可以將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應用于工程機械設(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，也可進行實時診斷、測試和報警，進而實現(xiàn)集中顯示、歷史查詢和自診斷功能。通過網(wǎng)絡(luò)通信還可實現(xiàn)機械故障遠程診斷，節(jié)約維修時間與成本?！　‘斚?，工程機械行業(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，自動化廠商也應該更關(guān)注工程機械行業(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?！　〗?jīng)過激烈的競爭，艾默生CT的本地驅(qū)動專家，來自Subotica的MasterInzenjering d.o.o.及其長期系統(tǒng)合作伙伴和電機系統(tǒng)制造商ATBSever共同贏得了這一享有盛譽的合同。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)的復雜評分系統(tǒng)的政府合同。ATBSever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?！薄　TBSever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、所有電氣和現(xiàn)場調(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燃煤。此項應用可驅(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獨立驅(qū)動器，每個驅(qū)動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獨特的開環(huán)RFC模式下運行，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?？刂葡到y(tǒng)可監(jiān)控負載，并調(diào)整驅(qū)動器的速度，以確保電機功率的均勻分配?！　“l(fā)生故障時，該系統(tǒng)可以三臺甚至兩臺電機運行。大多數(shù)情況下，傳送帶以50Hz，4.5m/s的全速運行，但為了減少能耗，輕載時該系統(tǒng)則自動降低速度。挖掘機將泥土裝入1.6m寬的負載傳送帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)將裝載物輸送到分配傳送帶上。可通過履帶系統(tǒng)將這兩個傳送帶移到所需位置，總長度可達2km。日常運行24小時期間的負載相當均勻，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獨立控制室以小空間外殼和極具競爭力的價格提供了預制解決方案，至今客戶深信經(jīng)過現(xiàn)場強有力驗證的產(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。PetarMikovic補充說：“此項目進展非常順利，我們已經(jīng)著眼于下一個重要方案?！?b>庫伯勒為移動工程車輛提供一站式服務　　■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　　測量中的應用　　準確和強壯是庫伯勒產(chǎn)品顯著的特點。定位測量必須滿足移動車輛自動化的各個分支環(huán)節(jié)。庫伯勒用簡單而強壯的磁性測量系統(tǒng)，以及高精度的光學原理傳感器，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械理想的解決方案?！　∞D(zhuǎn)速和速度測量傳感器　　在設(shè)備工作中，準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震動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\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。電子和機電的維護計數(shù)器，用于檢測設(shè)備的開關(guān)周期或運行時間?！　≡趥鹘y(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)域的應用。細節(jié)決定勝負，庫伯勒產(chǎn)品特性智能化、高品質(zhì)，這些都給客戶應用提供了巨大優(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?！　“汪敺駼IL磁感應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)助下進行了相應的修改?！　〔唤佑|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行施壓。如果軸殼通過液壓向上移動，彈簧就向后彈起，進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，導致預定壓力值與之不符，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?！　】刂破鞯男盘柼幚怼　”M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。由于要進行部分進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，并通過二進制轉(zhuǎn)換信號的方式傳到控制器?！　≡谶@些情況或相似的任務中，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)省日常所需要的機械維修費用，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處理，如果這樣就會相應產(chǎn)生的額外的昂貴技術(shù)費用。由于巴魯夫改裝部門的努力，一種經(jīng)濟而又可靠的選擇就成為了現(xiàn)實，在提供適當?shù)慕粨Q信號的同時，還可以簡化裝備部門的機械設(shè)計工作?！　母难b到標準產(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式傳感器檢測距離的比率可達160mm，滿足工作范圍要求。同樣，外形的因素也是應用中的一大優(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，在特別嚴峻的工業(yè)環(huán)境下是理想之選?！　⊥ㄟ^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)使得更多的標準產(chǎn)品成系列地進行生產(chǎn)。