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工控技术的升级需求带来很大的市场商机

时间:2019-02-15编辑: admin 点击率:

  随着工资上涨、劳资纠纷不断,制造业主无不转向追求更自动化的生产流程,以降低人力需求并保有生产效能。事实上,随着科技的进展,生产机台走向更高度的自动化,甚至引进工业机器人,已是大势所趋。很显然地,工控技术的升级需求带来很大的市场商机。

  走向智能化,FPGA地位提升

  Altera亚太区市场开发经理江允贵表示,工业自动化的技术趋势包括非中心化的架构、功能整合的小型化设计、实时同步的链接性、多轴向运作的精密控制、功能性安全的提升,以及对特殊应用的弹性平台支持等。

  江允贵说:“更高度的功能整合能让设计更单纯、成本降低,也有助缩小产品尺寸,因而成为工控设备的大势所趋。在此情况下,离散型的系统设计已不符需求,高整合度的SoC、ASIC,甚至是兼具弹性和整合性的FPGASoC,才能展现设计优势。”

  受惠于工业控制开始走向自动化,拥有弹性设计特性的FPGA也已广泛应用到工控系统的各个环节当中。Lattice资深应用工程师陈泓志表示,在工控嵌入式系统的应用上,FPGA的可程序化逻辑特性,让它比其他ASIC或SoC有更大的设计弹性。

  Freescale市场营销暨业务发展经理JacksonLiu指出:“FPGA是处理并行运算的理想选择,因为FPGA是直接使用硬件来实现算法,可以提供相当低的延迟。另外,将FPGA结合到运算架构中也同时提高了嵌入式系统的灵活性。”

  图一:拥有弹性设计特性的FPGA已广泛应用到工控系统的各个环节当中

  这几十年来,可程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController;PLC)一直都是工厂自动化和工业程控组成的一部分。从简单的照明功能到环境系统、再到化学加工等各种应用领域,皆离不开PLC控制。

  PLC的技术不断进化,已从原先只有电路逻辑控制的功能,逐步加入时序控制、模拟控制、多机通信等更多功能,甚至出现整合工业计算机(采用嵌入式操作系统)与PLC架构的PC-BASE控制器,能透过数字或模拟输入/输出模块控制机器设备、制造处理流程、及其它控制模块的电子系统。

  Maxim资深经理郭嘉豪指出:“今日的PLC可收发处理多种型态的电气或电子讯号,并使用它们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统,因此角色愈来愈重要。”

  对于PLC控制器的基本要求是必须够灵活并可配置,以满足不同工厂和应用的需求。但这已不够,郭嘉豪表示,新世代的工业控制系统对PLC提出了更为艰辛的任务要求,不仅希望能够更具高效能、体积更小和更高功能灵活性,以及内建保护功能,还要能防止潜在的破坏性静电放电(ESD)、电磁干扰和射频干扰(RFI/EMI),以及恶劣的工业环境中常见的大幅值瞬态脉冲。

  图二:工控系统要求更自动和智能化,让电子控制模块的需求大

  PoE供电能力大增,更适合工控应用

  另外,对于工控领域来说采用先进电源管理技术可说是十分重要,而使用以太网络供电(Power-over-Ethernet;PoE)是一种可以在以太网络中透过双绞线来传输电力与数据到各种装置上的技术,除了在建置上相当方便外,亦可透过此技术免除必须依靠AC电源的限制。由于应用优势相当明显,PoE技术的相关解决方案也日益增多。

  茂宣FAE项目经理胡纬翰表示,PoE在2009年进展到新的PoE+标准,已可为设备提供高达25.5W的电功率,而Linear提出的LTPoE++规格,则让受电设备(PD)供电功率扩展至90W,因此满足了工控设备对功率日益增加的需求。

  “比起其他功率扩展解决方案,LTPoE++还大幅降低供电设备(PSE)和受电设备的工程复杂性。”胡纬翰指出,LTPoE++系统简化了供电,并让系统设计师在设计工作当中,能够以更高的效益来解决技术应用问题。

  图三:工控系统要求支持更多元的链接接口,并利用PoE供电

  针对工控设备的设计开发,美商国家仪器仪器(NI)营销工程师黄翔鉎指出,为了满足专业化、更多元化和智能化的发展方向,有一些技术挑战的必须突破,例如数据的撷取及分析、仪器控制及容易连接性、数据可视化及产生报表、Real-time量测及控制,以及运动控制及机器视觉等等。

  “要降低这些挑战的设计门坎,需要有更简便的开发环境,而图形化的系统设计平台正好能满足这样的需求。”黄翔鉎表示,除了设计接口要更人性化外,工控备也需满足标准化和开放化的大趋势。

  由于目前国内工业自动化设备及机器人的发展技术越来越高,精密机械研究发展中心萧仁忠副组长表示,透过国内工具机及电子产业的共同发展研究,可更快让机器人能够取代劳力高密度、工作环境不佳与危险的生产线,满足市场的需求。值得投入的领域包括工业控制器、马达、线性滑轨、减速机及夹爪模块等工业用机器人的关键零组件开发等。

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