动力传动设备,无论是液压的、气动的还是机械的,它都是运动与控制的载体或执行者,它们构成了运动控制系统中的一点。实际上广义的运动控制应该包括无数个相互联系的这样的点,这些点所构成的线就是我们所说的生产线。只有当这条“生命线”具有良好的运动与控制的能力的时候,它的生产力才能达到最理想的状态。
MM:首先,请您谈谈在工业领域都主要包含哪些运动与控制,以及您对生产过程中运动与控制的理解。
王雄耀先生:当提到工业领域中“运动与控制”这个题目时,我便想起Festo一句著名的广告语:“First in Motion”,指的是在自动化运动领域中,Festo是第一的。我认为 “第一”一词在此更多是要表达Festo从气动技术刚开始时就认识到控制与运动是密不可分的这一思想。如果从把气动技术(包括气动元件)归于“控制与运动”概念的角度来考虑,整个气动技术的控制流程便是气源、信号输入、信号处理及命令(运动的执行)四大部分。
气动技术发展至今,一个显著的特点是:从控制技术的集成来看,它已与计算机、电子、通信、传感、机械等相关控制技术紧密融合在一起;从运动的功能集成来看,这类产品也越来越多。如:一个具有As-i总线接口的带阀气缸,它是由一个气缸(运动用)、一个二位五通电磁阀(控制用)、二个单向节流阀(控制用)、二个气缸接近开关(控制用)和一个带As-i总线的多针接口(控制用)组成的。
另外,许多气动公司也都已抛弃“一切从气动控制为出发点”的传统观点。以伺服定位
技术为例,传统做法是首先考虑用气动伺服控制手段来实现流水线的自动定位要求,而现在许多气动公司已把电的伺服电机和步进马达作为气动产品样本进行销售。“控制是手段、目的是运动”,只要满足运动,越经济、越可靠、越简便的控制便是今后控制的发展方向。这为今后气动技术的发展开辟更加清晰的理念。
MM:请谈谈贵公司所处的产品和技术领域,它所发挥的运动与控制的作用。
王雄耀先生:Festo公司所有产品和技术的发展都围绕控制技术的五边形模式而展开的,即传感-网络-处理-执行-软件。因此与其它气动公司不同的是,Festo公司早期的产品供应范围便包括了传感器(气传感器、电感式、光电式、光纤式传感器等)、软件(PLC、工控机及产品的应用计算软件)。这是公司很早便对气动技术“控制与运动”本质认识得出的结果。
MM:现代科学技术包括数字、电子、IT、总线及以太网等先进技术对运动控制技术的发展带来了哪些深远的影响?
王雄耀先生:计算机技术的进一步发展引发微型芯片价格的持续下降。市场上微型芯片技术在分散装置和一些传感器上得到应用。目前,专家们正全力以赴希望在工业中实现以太网IP数据100%的安全传输。如果以太网完成TCD/IP协议的优化,可用于机器和系统中。从数据处理的角度来讲,车间就可以相当容易地与自动化办公室相连。借助于互联网这条数据高速公路,凭借以太网每秒可达10G的高传输率使得以太网技术最终将成为整个工业自动化领域信息传递的载体,可实现对千里之外设备的远程维护。
MM:运动控制的集成是生产技术的重要发展趋势,这其中包括技术的集成、系统的集成以及功能的集成。请您谈谈运动控制集成技术的发展情况。
王雄耀先生:对今后气动元件发展做一个预测的话,将会有更低功耗的电磁阀问世,以适应As-i总线的控制,以“即插即用”产品为代表的模块化气动抓取系统装置将越来越多。
气缸将不仅仅是纯执行元件,将会成为具有智能特征的轴,它把控制阀、控制电路和各种传感器集成一体。
MM:最后,能否简述一下国内外运动控制技术的发展和应用的进程,中国与国外在运动控制产品和技术的供应和生产能力、以及应用上存在哪些差距?又如何缩短这些差距呢?
王雄耀先生:中国运动控制技术的发展和应用与国外先进国家之间存在着较大的差距,主要反映在元器件的性能上。采用新技术、新工艺、新材料将是努力缩小差距的一个有效方法。如纳米技术的应用,纳米镀层可大大提高材料的表面光洁度、硬度,还可大大减小材料之间的摩擦系数和磨损(包括活塞杆和密封件、阀芯和密封圈之间的摩擦系数)。因此对气动产品的质量有一种几乎是数量级式的提高,期望阀的寿命趋向“无穷大”,也期望能消除和最大限度改善气动伺服系统中的爬行现象,并提高气动伺服定位控制的精度。同样,纳米镀层及纳米润滑脂在驱动器产品的应用将大大有助于提高气动驱动器的使用寿命。由于用纳米镀层可解决不耐磨的缺陷,因此可用纳米镀层的塑料代替铝制材料,可大大节省金属加工时间。
还有一个是关于计算机芯片技术的发展。随着纳米技术的引进、计算机芯片的微型化,一旦大量生产、成本大幅度下降后,许多分散装置、传感器内部都内置了智能芯片,这样每个现场设备都能直接与互联网络连接,其状态在任何时间、任何地点都可以随时查询,远程控制、诊断和维护由此具有了实质性的含义。