精確、高效與節能——2005運動控制發展論壇成功舉辦
http://www.moduwu.com 2006-02-22 17:27 《中華工控網》原創
運動控制技術是工業控制領域一個永恒的話題，而隨著運動控制系統的普及應用，用戶對其性能也提出了越來越高的要求，為了使廣大用戶能夠更直接地了解到先進的運動控制技術和產品，DESIGN NEWS China于2005年11月29日在上海金茂君悅酒店舉辦了2005運動控制發展論壇，本屆論壇緊緊圍繞"精確、高效與節能"的主題展開，共吸引了來自不同行業的近200位工程師參加。
2005運動控制發展論壇由DESIGN NEWS China與CONTROL ENGINEERING China共同發起，由DANAHER MOTION、SIEMENS、MOOG、三菱電機提供贊助，清華大學電力電子與電機系統研究所的肖曦博士、西門子自動化及驅動產品部運動控制分部的張泰華、MOOG公司的楊知行、DANAHER MOTION的邢峰、三菱電機自動化的宋葭暉分別就伺服控制技術——運動控制的"驅動源"、面向OEM的運動控制解決方案、靈活的解決方案帶來高性能的運動控制、直接驅動技術在現代產業中的應用、運動控制器/伺服系統產品介紹等主題做了報告。下面節選了本次論壇中的精華章節與大家分享。
伺服控制技術
清華大學的肖曦博士作為本次大會的特邀嘉賓，以"伺服控制技術——運動控制的驅動源"為主題做了精彩報告，報告從伺服控制技術中重要的永磁電機的設計和制造展開。據肖博士介紹，目前永磁電機單機容量已超過10MW， 最高轉速已超過300000 r/ min ，最低轉速低于0. 01 r/ min，最小電機的外徑只有0.8 mm，長1.2 mm。而永磁電機制造的關鍵——永磁材料也已經由天然磁鐵礦石－鋁鎳鈷永磁－鐵氧體永磁－鈷基稀土永磁－釹鐵硼稀土永磁轉變，納米晶復合永磁、釤鐵氮（SFN）、釤鐵碳（SFC）等新型永磁材料也在開發中。
隨著核心控制芯片如數字信號處理器DSP、專用控制集成電路的外圍功能、數據處理能力、存儲器容量等的迅速發展，為伺服控制系統的高性能化、智能化提供了基礎，而電機控制理論的不斷完善與應用也大大提高了伺服控制系統的性能和可靠性。柔性化、智能化、網絡化以及運動控制功能與驅動功能的集成化也成為運動控制系統的發展趨勢。
面向OEM的運動控制解決方案
來自西門子（中國）有限公司的張泰華先生介紹了面向OEM的運動控制解決方案。他首先從經濟發展與機械制造業的關系分析了現代機械制造業的發展趨勢，飛速發展的經濟帶動機械制造業發展的同時，機械制造業的發展又促進了經濟的發展，如高速、高效導致高的生產效率；更高的精度產生優質的產品；柔性化、程序化適應快速的市場變化。張泰華先生以機械制造業應用最廣泛的機床為例，介紹了先進的運動控制技術（如直線電機）在機床方面的應用，而經濟的發展同時需要更高水準的機械設備，高速、高精度、高動態特性對機床的設計提出了更高的要求：如何使機床在高速加工時，達到高精度？如何提高機床的動態特性？如何提高機床的剛性？而建造虛擬機床、分析機床的震動特性、分析坐標軸的響應特性等因素也是機電一體化設計應該考慮的問題。而機床制造商對系統供應商也提出了更高的要求：開放式系統結構；先進的控制功能；采用全球標準、更強的動態特性；更快的加工速度；更高控制精度，更高的生產效率；更加友好的人機界面以及各種系統的連通性。
最后，張先生以實際的應用案例分別介紹了西門子公司針對汽車工業、印刷機械、紡織機械等不同行業的工藝和控制要求所提供的解決方案。
靈活的解決方案帶來高性能的運動控制
來自穆格公司的楊知行先生首先介紹了穆格公司的基本情況。穆格所提供的運動控制靈活解決方案的成功應用案例是楊知行先生報告中的重點部分，分別介紹了穆格公司針對重工業——軋輥EDT毛化系統，發電業——風力發電槳距控制，塑膠業——PowerShort?注塑子系統，訓練和仿真領域——全電動運動平臺等領域所面對的運動控制問題所提供的解決方案以及優勢所在。以塑膠業為例，其面對的運動控制問題是：全電注塑機具有節能環保高效、易于數字化控制等優勢，但由于價格、驅動方式的限制，只適合小噸位機型；液壓伺服控制方案在大噸位機型具有傳統的優勢，成熟、低價、簡單，但是液壓控制的泄漏、高能耗、污染等問題使其面臨越來越多的困難。而穆格公司提供的PowerShort?混合式運動控制方案結合了電液伺服和機電伺服控制兩大領域的優勢，采用全密封自包含式液壓子系統和機電推動子系統，大功率、無泄漏、高效、節能并且可以全數字化控制，目前已經成功應用于多家企業。
楊先生在報告中強調了穆格公司的靈活解決方案能夠在應用中實現運動控制的精確性、節能與高效，正是與本次論壇的主題相呼應。
直接驅動技術
Danaher Motion公司的邢峰先生的報告主題為“直接驅動技術在現代產業中的應用”。據邢先生介紹，20世紀50年代，美國科爾摩根與麻省理工學院合作開發了第一個直接驅動系統，當時主要應用在防務和航空領域，80年代后逐漸擴展到民用領域，21世紀在工業領域出現了應用高峰。直接驅動技術是當代最新電磁技術、材料技術和控制技術的結合，電機設計實現了：精確的低速控制，轉矩脈動??；用電機的翼片散熱；可在惡劣的環境（如深海、外層空間、真空）下運行等特點。直接驅動技術的最大的特點是具備極高的功效，例如，使用永磁電機直接驅動技術的系統整體效率高達80％，而使用有刷直流電機的系統效率則為50％。直接驅動技術也因其具有免維護、更高精度、更快響應等特點成為傳統機械傳動的良好替代方案。直線電機取代滾珠絲杠，功率明顯提高，替代液壓系統，效率可提高3％～5％，而且機構簡潔并消除了液壓調節系統的噪聲。
如今，直接驅動技術已經廣泛應用在半導體、醫藥包裝、機床、醫療、PCB鉆孔及檢測、坐標測量儀、印刷機械等行業。
運動控制器/伺服系統
三菱電機的宋葭暉先生的報告主要介紹了三菱電機的運動控制器/伺服系統以及SSCNETⅢ。三菱運動控制器集運動控制和PLC控制于一體，實現高性能的運動控制，由PLC CPU進行高速順序程序的處理，由Motion CPU實現高速運動控制。其具有多種操作系統能夠滿足不同行業用戶的不同需求，系統組態只要簡單的設計就能完成并可方便的連接到伺服設定軟件等特點。三菱電機的SSCNETⅢ與SSCNET相比，具有高響應、節省連線、網絡化管理等特點，更精確的指令（260kp/rev，6000rpm）、完全同步的系統、更短通訊的周期（0.44ms）以及采用光纖實現長距離傳輸等特點都比SSCNET大大提高。
宋先生還演示了三菱電機運動控制器/伺服系統等產品在印刷機、灌注機械、包裝機械等不同系統上的應用。
“本次論壇擴大了我的知識面，讓我對許多新技術有了更深的了解?！?BR>——楊豐勤
希望能將世界上的新技術帶給參會者,通過這次會議學到了新技術。
——路秋生
“希望多涉及一些幫助解決中小企業實際困難的話題?！?BR>——李楠
“溝通交流聚八方客之最佳科技平臺?！?BR>——陳顏
互動交流
與會聽眾對這次會議的主題和報告表現出濃厚的興趣，在主辦方安排的互動討論時間里，聽眾與各位專家就當前運動控制技術的熱點問題進行了探討。會后的調查報告中顯示，與會聽眾對此次研討會都非常滿意，很多人表示專家的報告對自己的工作有很大幫助，同時也對2006年5月份即將舉辦的第二屆運動控制發展論壇提出了很多建議。關于本次會議的詳細報道以及第二屆運動控制發展論壇的更多信息，請訪問www.designnews.com.cn。
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