工业自动化的硬核支撑在哪 工控领域创新方案的“百花齐放”

(文章来源：慕尼黑上海电子生产设备展)

随着制造业智能化转型，新技术日趋成熟，对于工业 互联网 、智能制造等领域的政策扶持加大，以及人口红利消退、人工成本上升等因素影响，工业自动化正在获得更多发展机遇，其市场规模也在随之增长。根据中商产业研究院发布的《2024-2029年中国工业自动化行业深度调查及投融资战略研究报告》数据显示，2022年我国工业自动化市场规模达2611亿元，同比增长3.2%。中商产业研究院分析师预测，2024年我国工业自动化市场规模将增至3011亿元。

自动化普及同时也让各类制造、能源、交通、医疗等行业的设备需要更高程度的自动化控制，这直接导致了对工控机、可编程逻辑控制器、分布式控制系统、人机界面、智能传感器、执行器以及相关的工控软件与硬件解决方案的需求大幅度增加。另一方面也导致了工控技术解决方案必须不断迭代更新才能开发出更可靠、高效、智能化的产品和服务，去满足日益复杂的工艺流程要求和提升生产效率。那么近年来工控相关技术发展到底如何？或许你可以从即将在2024年3月20-22日上海新国际博览中心开幕的2024慕尼黑上海电子生产设备展中窥得一二。

本届展会将吸引超850 家电 子制造行业的创新企业加入，展会规模将达近75,000平方米。展品范围涵盖整个电子制造产业链，包括电子和化工材料、点胶与粘合技术、电子组装自动化、测试测量与质量保证、电子制造服务、表面贴装技术、线束加工与连接器制造、元器件制造、运动控制与驱动技术、工业传感器、机器人及智能仓储等，一站式、完整、高效地掌握智能制造与电子创新全产业链上的全球前沿技术与产品。

工控机、PLC、IPC，谁才是未来制造业的新引擎？

在工业自动化控制系统中，控制层是核心组成部分，其直接参与到生产过程的实际控制和调节中，对生产过程中的各种物理参数（如温度、压力、流量、速度、位置等）进行实时监控，并依据预设的控制策略对这些参数进行调整和控制，确保生产过程保持在理想的运行状态，提高产品质量和生产效率，同时降低能耗和生产成本。而高性能的控制层设备是整个过程产量与质量的保障。在该领域，一直专注于自动化和创新解决方案的企业德国倍福已经是其中的佼佼者。

如今，倍福已将积累多年的专有技术应用到工业 PC 中，在工业 PC 的开发和设计方面，倍福产品理念的重点就是使用先进、高性能的组件和处理器，其新推出的超紧凑型工业 PC 系列的新成员C6043则是很好的证明，C6043 的尺寸仅为 132 x 202 x 127 mm，出厂时已内置了用于插入高性能显卡的插槽，除了搭载先进的 Intel® Core™ 处理器之外，它还可配备可长期供应的 NVIDIA 并行计算显卡处理器。因此，该款 PC 非常适合用作为一些超复杂应用的中央控制单元，例如对 3D 图形或深度集成的机器视觉和 AI 程序块有较高要求且周期时间极短的应用。

图源：倍福

TwinCAT 3 自动化软件可以映射这些全集成的功能以及传统控制器，无需任何额外的软件或接口。通过增加可自由分配的 PCIe 紧凑型模块插槽，C6043 还可以通过添加接口的方式灵活扩展。C6043 电源和散热系统提供了足够的性能储备，可以充分利用发挥扩展显卡和最新 Intel® 处理器的性能潜力。此外，通过搭载第 12 代和第 13 代 Intel® Core™ 处理器，C6043 无需扩展显卡即可提供出色的计算能力。

另一边，本土工控厂商研祥智能同样在工控机领域有着亮眼的建树。近年来，物流行业的业务成“爆发式增长”，加上人力成本的不断攀升等因素倒逼物流行业向信息化、智能化、自动化方向加速转型发展。工控机作为物流分拣中心数智化升级“利器”也迎来了大幅需求，研祥智能为此推出M60A无风扇工控机。研祥智能M60A是一款无风扇低功耗高性能嵌入式整机，产品机壳采用铝合金+钣金组成。在助力客户进行智能分拣的过程中，研祥智能M60A更是凭借高性能、高稳定性、高适配性等优势，实现高效、准确的分拣操作。研祥智能M60A支持intel 6/7/8/9代处理器，64G内存，在分拣过程中，能凭借高性能、足内存，实现对大量数据和图像信息的实时处理，保障客户分拣软件流畅、高效运行。此外，研祥智能M60A采用全密封、无风扇设计，具有优良的密封防尘、散热与抗振性能，能适应物流作业现场污染大、灰尘多的环境。同时产品能在-10~60℃宽温工作，充分适应低温、高温等不同现场环境。同时，M60A支持M.2、2.5寸硬盘存储，支持4G、WiFi、蓝牙模块，可选配扩展箱，扩展采集卡、运动控制卡、加速卡、raid卡等。支持I/O接口更换，根据客户需求，自由搭配网口、USB、串口，一款机器可满足多种分拣场景对工控机接口的要求。

图源：研祥智能

专注于运动控制的雷赛智能在中大型PLC的开发上也是硕果累累，针对运动控制特点设计的运动控制PLC新品--LC1000系列智能产线控制器，采用工业化的外观设计，细节精益求精。LC1000集中多种硬件接口，超小体积超低功耗，兼具良好散热性能，适合空间要求严苛的场景；采用X86硬件架构，总线周期低至250us，总线抖动小于20us,产品性能上 可以实现1ms 48轴凸轮同步运动；该产品进一步优化EthernetIP、OPC UA、MODBUS等协议的通讯效率，提供标签通信API库，支持WEB 可视化，为用户提供多种选择。在算法上结合动态前瞻处理功能，实现平滑加减速集成多种标准运动学模型，通过运动学模型中记述的正方向运动学公式，轻松实现DELTA/SCARA/六自由度等机构的控制。

图源：雷赛智能

工业自动化提高生产效率和质量靠的不仅是控制层井然有序的流程把控，还有如何实现精密的运动控制和定位同样是关键性的问题。而伺服系统能够通过精确的传感器、先进的控制理论、高性能的硬件和软件技术的有机结合，能够实现对运动部件极为精密的控制和定位。在诸如精密机床、机器人、半导体制造设备等高端应用场合，伺服系统已成为不可或缺的关键部件。

作为山洋电气的核心方案之一，其伺服系统解决方案以其高性能、高精度、高稳定性以及良好的兼容性和定制化服务，在工业自动化领域内广受好评。例如旗下新推出的直流伺服电机SANMOTION K，全面替换已有的SANMOTION T系列产品，是一款旋转平稳、高效率、低噪音的直流伺服电机，非常适合需要高精度的精密测量仪器、医疗设备等。其具有高精度（旋转平稳），与传统的SANMOTION T系列相比，齿槽扭矩最多减少了1/2，即使低速旋转也能平稳运行，提高设备的操作精度；节能（高效率），与传统的SANMOTION T系列相比，功率损耗降低了约30%，效率提高了10%，减少设备产生的热量，有助于节能；低噪声，除了减少电刷引起的振动分量外，还提高了电机结构件的刚性，与传统的SANMOTION T系列相比，实现了最大8dB的降噪。此外，该系列为低电压规格阵容，除了 DC 75 V 系列之外，还在产品阵容中添加了低压规格（DC 24 V 系列）电机，它还可以安全地用于在人附近运行的设备，例如医疗设备，并且所有型号的伺服电机防护等级均为IP43。产品的推出收到市场客户的广泛好评。此次慕尼黑电子生产设备展也将携全系列产品与大家见面。

图源：山洋电气

工业智能化时代，软硬兼具的整体方案同样是竞争致胜的一个关键。不断推行和落实智能制造的自动化大厂台达推出半导体设备通讯和控制应用软件DIASECS，其拥有强大的库函数和便捷易用的标准化模式，能够提供高效、标准、简单易用的SEMI标准规范，协助客户快速将SECS / GEM 标准导入设备，解决工厂面临的繁复制程、底层设备繁多及信息整合不易等问题，达到智能与自动化的生产管理。

高精度、高速度、高效率的运动控制这样实现！

通过直接驱动负载来提高系统的精度、响应速度和效率的方式也被更为广泛的采用，因为其省去传统传动系统中的齿轮、皮带、滚珠丝杠等中间环节，减少了因传动部件带来的累积误差，从而能够实现更精确的运动控制，非常适用于需要毫米甚至微米级别定位精度的场合，此举使得直驱电机的需求越涨越高，也引得越来越多的厂商针对此推出了更多的创新解决方案。

直驱电机这一块有很多种表现的形式，直驱环形线是目前3C自动化、物流仓储和自动化领域里面非常常见的，当下工业4.0时代济将之称为智能柔性生产线，典型的就是磁悬浮柔性环形线。目前，果栗智造已完成iTS全磁驱环形线型、iTS-接驳型、iTS-混合型(直驱+同步带)产品的量产。据了解，其具有高精度，定位精度最高可达10微米级别，整条磁浮模组均为绝对位置模式，重新上电无需回零；高速，可实现2.5 m/s的传输等产品特性，可以适用于不同工艺和不同节拍下的生产和运用，主要用于3C电子、显示面板、新能源、 汽车 零部件、物流、医药等行业。

图源：果栗智造

另一边，主要研发生产直驱电机、精密直驱运动平台的德康威尔旗下电机系列产品同样采用前沿设计制造技术工艺和测试手段，应用高 科技 设备及优质材料，其性能在国际位于尖端水平。其中，DA直线电机系列产品轻量化小型化，可全面替换丝杆模组，性价比更高；DKW标准模组系列产品拥有大推力、高速度、高加速度、高精度、长行程等优势，可配置多动子模式，提高效率。

图源：德康威尔

在精密运动控制上，直线导轨、滚珠丝杆等传动装置的重要性同样无可替代，其凭借精密的传动特性和创新的解决方案已经成为工业自动化的核心组成部分。在该领域，专业从事精密级与精密转造级滚珠丝杆的研发与制造的银泰科技已获得ISO 9001国际质量认证以及ISO14001环保认证，2009通过BSI认证公司评审OHSAS-18001认证成功，为全世界少数能够生产JISC0级滚珠丝杆和兼顾环境保护的知名厂商之一。其生产的直线导轨与传统相比较，滚动导引的摩擦系数可降低至原来的1/50，由于启动的摩擦力大大减少，相对的较少无效运动发生，故能轻易达到μm级进给及定位。再加上滑块与导轨间的束制单元设计，使得直线导轨可同时承受上下左右等各方向的负荷。PMI产品大量应用于机床AI相关产业，航空航天，新能源，半导体，医疗，工业自动化...等。

全钢珠式重负荷型MSA

图源：银泰科技

中国台湾乐品（LAPPING）专注于研发直线导轨及相关传动配件的制造商，旗下产品以精密、稳定、耐用和广泛的适应性著称，其中LSA-A系列重负荷型滚珠线性滑轨为四列式单圆弧牙型接触直线导轨，同时整合佳化结构设计之超重负荷精密直线导轨相较于其他之直线导轨提升了负荷与刚性能力，具备了四方向等负载特色、及自动调心的功能，可吸收安装面的装配误差，得到高精度的要求。

LSA-A系列

图源：中国台湾乐品LAPPING

平湖黑田精工也一直立足于高精密计量和机械加工技术行业，致力研究开发各种精密仪器，积累了许多与精密仪器相关的研究开发技术和经验，旗下滚珠丝杠产品包括但不限于树脂螺母滚珠丝杠R系列、高速静音滚珠丝杠F系列、端盖式滚珠丝杠H系列、偏转器式滚珠丝杠D系列、插管式滚珠丝杠G系列、新循环方式滚珠丝杠AK系列，各个系列针对不同负载、精度、速度和安装空间需求设计。

滚珠丝杆

图源：平湖黑田精工

工业自动化技术作为智能制造现阶段落地应用的主要形式，正在向智能化、网络化和集成化方向发展，而我国工业自动化控制设备市场在全球中占有较大的份额，传统工业改造、流程机器化、企业信息化都需要大量的工业自动化系统，工业控制自动化设备市场前景也十分广阔。

作为电子生产制造与智能装配自动化行业盛会，即将于2024年3月20-22日在上海新国际博览中心举办的2024慕尼黑上海电子生产设备展（productronica China）将在E2馆汇聚国内外知名参展商，包括但不限于黑田精工、山洋电气、德国倍福、台达、银泰、果栗、中国台湾乐品、鸣志、泰科贝尔、亿太诺、锅屋百迪、德康威尔、雷赛、研祥、东佑达、群科、高川、英力智，为全产业链呈现电子行业智能制造针对热门应用行业的创新解决方案。