工程机械自动化发展将更关注绿色与智能化

尽管国际金融危机的汹涌来袭给国内机械制造业企业蒙上一层阴影，但随着《工程机械制造业三年振兴规划》的出台以及扩大内需的4万亿投资对工程机械行业的推动，国内工程机械行业仍然稳步前行。在利好的刺激下，整个工程机械行业格局也在不断调整，各大企业也加大了对人才培养、技术创新上的投入。工程机械良好的发展态势，也在影响着其上游行业——自动化行业的发展，自动化厂商纷纷选择进军工程机械行业，以期获得更大的行业市场与客户资源。

谈到工程机械行业应用的自动化产品，我们会想到与此相关的许多产品指标，诸如高可靠性、高防护等级、良好的电磁兼容性等等。但除却这些性能因素，在国内制造业节能、环保、高效生产的倡导下，越来越多的工程机械制造商们已经将目光锁定在“绿色”、“智能”两大关键词上。同时，这样的发展趋势对于自动化产品来说，也是一个极大的利好消息。为此，我们邀请到三一重工智能控制设备有限公司硬件开发研究所工程师姚洪涛先生，请他为自动化企业支招。

发动机底盘与执行机构存在节能空间

相对于一般行业，工程机械行业对自动化产品的要求较为苛刻。“由于工程机械设备一般体积较为庞大，而且应用环境又十分恶劣。高可靠性与高防护等级是自动化产品最基本的要求，同时还应具有抗振、防潮、防浪涌冲击、防电击等特点。因此，应用在工程机械行业的自动化产品的价格也相对较高。”姚洪涛介绍说。

但是如果要在节能方面有所突破，仅仅拥有上述的性能还远远不够。发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，尤其在振动、噪声和排放指标方面，同时，发动机也是 “耗能大户”。据了解，目前工程机械行业提倡发动机与传动系统、工作系统和行走系统的合理匹配，这样可以达到良好的节能效果。企业当前的目标是研究不同的工程机械对应什么类型的发动机，这样其功率曲线才能达到节能的效果。

姚洪涛说：“目前，我们在研究如何获取发动机底盘信息与改善执行机构的项目。尽管相关产品没有实现批量生产，但是这个项目已经被列在我们的技术研究规划中。”众所周知，传感器产品已经广泛应用于工程机械发动机工控控制领域，例如位置传感器、压力传感器、温度传感器等等。在这个应用中，传感器、分布式IO模块等数据采集相关产品将得到更为广泛的应用与推广。姚洪涛指出，从发动机以及执行部件上找到能耗的根源，才能从根本上解决工程机械设备耗能大、污染大的问题，也将节能环保的工作提升到更高的技术层次。

专用控制器的研发需关注智能化

控制器及其相关控制系统是工程机械行业关键核心技术之一，直接决定了产品的性能。通用的可编程逻辑控制器（PLC）在很多方面难以满足工程机械行业严酷的作业环境与各项功能的要求，而具备高防护等级的专用控制器更具有行业针对性，目前已经普遍应用于挖掘机械、路面机械、起重机械等领域。

姚洪涛介绍，专用控制器首先要适应恶劣作业环境的能力，也要能够承受大电流与高电压的冲击；同时，可以提供工程机械控制所需的各类输出驱动接口，以及车载系统所需的各类采集接口；还应该能提供针对工程机械控制的各种高级应用软件算法模块。

随着工程机械市场规模的日益扩大，以及信息技术等相关技术的发展，应用在专用控制器上的新技术也层出不穷。“比如说，我们研究的五截臂工程机械设备的运动控制项目，要求每个截臂的连接处可以灵活运动，只需要在末端点安装一个传感装置，就可以实现每段截臂精确而又随心所欲的动作。这就要求截臂能够实现路径的规划等功能，也对专用控制器提出了很高的要求，在智能化方面要有一个质的飞跃。”姚洪涛介绍。随着控制器处理能力的不断提高，许多复杂的算法尤其是智能控制算法可以得到充分的应用。这大大推动了控制领域自动化程度的提高，也使得控制器越来越人性化，对于操作人员的经验与熟练程度的要求逐渐降低，而操作效率却不断提升。

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服务门类有待细分

据姚洪涛介绍，三一重工的各大部门各有分工，但彼此之间的业务也是交叉的，这一方面助推了彼此经验的共享，同时对客户的服务项目上划分更加详细，也得到了用户的广泛认可与好评。这样的组织架构与服务模式，也值得自动化企业借鉴。

“在三一重工，针对嵌入式、电气、硬件、软件、系统应用等都有专门的研究所，这样的组织架构几乎涵盖了所有的技术门类，也满足了工程机械行业的技术需求。在我们硬件开发研究所，主要的任务就是为各类以‘工程’为主题的机械装备提供关键、特色控制部件和系统，并结合工业控制领域专用技术提供工程机械的智能控制综合解决方案，同时给予相应的技术和服务支持。”姚洪涛解释道。细分技术部门，并实现服务细分，优势不言而喻，在贴近行业需求的同时，也开拓了更大片的工程机械“蓝海市场”。

近年来，国内工程机械行业的快速发展极大地带动了其上游产业，这也促进了工程机械行业自动化水平的成熟。目前，与国外一台先进设备上装有几十只，甚至几百只传感器的现状相比，国内工程机械不论在传感器数量、种类以及采集的范围方面都存在差距。姚洪涛认为，自动化企业可以抓住机遇，继续推动传感器技术的发展，在材料、工艺、使用寿命、抗干扰能力及智能化方面进行进一步的研究。同时，在网络通讯及远程诊断技术方面，可以将网络技术应用于工程机械设备内部各系统间的连接和通讯中。这样不光可以减少线路连接，提高系统可靠性，也可进行实时诊断、测试和报警，进而实现集中显示、历史查询和自诊断功能。通过网络通信还可实现机械故障远程诊断，节约维修时间与成本。

当下，工程机械行业在中国市场的发展形势可谓如火如荼，自动化产品的客户认知度与市场基础也随着该行业的发展而逐渐成熟与稳固。在行业整体向绿色、智能转型的同时，自动化厂商也应该更关注工程机械行业的走势，研发出更适合行业发展的新产品与新技术。