控制系统在自动化发展的进程中扮演着基础却关键的执行者角色。随着工业自动化和智能化进程的深度推进,控制系统正面临更高的要求和挑战。一方面,为应对日益复杂的生产工艺和设备要求,需要进一步提高控制精度和响应速度;另一方面,生产制造环节对控制系统的算力需求越来越高,亟待加强与其他自动化技术的整合与协同,以实现生产过程的整体优化和智能化。

中科时代作为一家在PC控制、双域操作系统开发、运动控制算法和人工智能算法等领域拥有深厚技术积累的企业,以算控一体技术为设计理念,致力于推动工业自动化和智能化的发展。近日,gongkong®有幸采访了中科时代的相关产品负责人,深入了解了其在工业自动化领域的创新实践和应用成果。

通过与中科时代产品团队的深入交流,gongkong®对中科时代推出的多款工智机以及数字化软件解决方案的技术细节和研发理念有了更加全面的认识。同时,我们也深刻地感受到中科时代对于客户需求的高度重视以及对产品品质的严苛要求。这种以技术创新为驱动、以客户需求为导向的发展理念,无疑将为中科时代在工业自动化和智能化领域的稳健发展提供坚实支撑。

工智机:算控一体,融合IT与OT的革新之作

当前,智能制造的时代命题向各行业都提出了更高要求,控制系统作为生产制造的重要支撑,更是决定着加工精度、产品品质和设备性能。中科时代紧凑型工智机高级产品经理邵慧表示,面对国产芯片组、工业虚拟化技术和IDE生态的创新壁垒,中科时代的核心技术路线是基于PC技术和软件定义技术的工业自动化和智能化。

与传统“工控机+下位机”的分体架构相比,基于PC技术的一站式自动化拥有三方面优势:一是硬实时速度更快,抖动更低;二是算控一体,成本更低;三是编程效率更高,用户体验更好。

中科时代推出的工智机,通过软件定义技术实现了IT和OT的融合,既有传统控制器,逻辑控制/运动控制等功能,同时兼具能够承载上位机复杂应用的功能。其内部集成的高级算法和高性能处理器赋予了它强大的计算及数据处理能力,使其能够应对各类复杂任务。

SX2系列与SX5系列工智机

邵慧重点向我们介绍了SX2系列与SX5系列工智机:

SX2标准型工智机特点为算控一体,算中有控,具备强大的计算能力,采用中科海光CPU,具备四核八线程的高性能,主频范围在2.0G~3.3G赫兹,适用于对算力要求较高要求场景。

SX5系列紧凑型工智机采用英特尔CPU,主打算控一体,控中有算,侧重于运动控制的场景,并增加了机器视觉等功能。

无论是适用于算力要求较高的SX2系列,还是适用于对控制要求较高的SX5系列,中科时代的目标是让每一款产品都能精准满足客户的需求。

中科时代SX2系列与SX5系列工智机

随着工业应用场景越来越多视觉检测功能的引入,也伴随着设备控制工艺的算法越来越复杂,用户对于控制系统算力的需求空前高涨,算控一体可以完美解决实时侧与非实时侧的融合。在工智机内可以通过ST语言编写简单的工业视觉算法,实现检测、定位、识别、缺陷等功能,满足客户运动控制+视觉场景需求。

“在我们团队有一个口号,就是让工控人能够轻松搞定视觉。”邵慧说道。传统的PLC编程方式是IEC61131-3的图形化语言,而视觉部分则需运用C语言或C#等高级编程语言。中科时代将视觉算法转化为图形化语言,并嵌入控制器中,使得单个控制器能够在一套软件中实现机器视觉、逻辑控制、运动控制、可视化界面、组态软件以及边缘计算等功能。

凭借出色的稳定性、智能化、应用性、安全性和兼容性,工智机已成功应用于新能源、流程工业领域。中科时代IPC型工智机产品总监李秀超向gongkong介绍说,通过一台工智机同时满足复杂工业环境下不同的控制需求,能够大大简化系统架构,提高生产效率。特别是将CNC数控系统运行在IPC工智机上,可以实现CNC数控系统+PLC+工控机三种硬件形态的融合。

中科时代CNC数控系统

工智机在与CNC数控系统的结合上展现出了独特优势。中科时代的CNC数控系统采用模块化设计,具备较高的灵活性和扩展性。结合高精度伺服系统及反馈装置,工智机能够实现高精度加工与制造,满足各种复杂工艺的需求。

通过将CNC数控系统与通用自动化技术相结合,工智机能够实现自动换刀、检测补偿等功能,承担更为边缘的工作,覆盖生产线全流程。

“这不仅充分发挥了算控一体化平台的优势,还显著提高了数据交互和通讯能力,从而进一步提升了生产效率和精度。”李秀超讲道。

数字化软件方案:开箱即用,满足多样化需求

软硬结合是实现工业自动化和智能化的基础。硬件提供了基础计算和控制能力,而软件则赋予了硬件更多的功能和灵活性。随着“软件定义未来”成为现实,数字化软件正发挥着前所未有的重要作用。

中科时代软件技术产品专家邸抗特别介绍说,相较于传统控制方案,工智机采用算控一体的双域操作系统,实现了实时和非实时系统间的完美隔离,能够实现高效地分配和管理资源,确保控制系统的极致稳定性,专为复杂的工业环境设计。在数据采集层面,工智机可以采集各种各样的数据,同时将采集到的数据置于非实时系统中处理,并与实时域进行交互。

基于对“软件定义”趋势和行业用户需求变化的深刻洞察,中科时代持续发力数字化软件业务能力,推出了Instaguard设备智能看护诊断系统、MesPV多晶硅还原炉工艺优化控制系统和SparkCV视觉智能看护系统。

“这三款数字化软件解决方案,具备开箱即用的便捷性,既有面向多行业的通用型方案,也有针对特定场景的应用,旨在满足各类客户的不同需求。”邸抗讲道。

数字化软件解决方案既可以与中科时代的工智机相结合,也可以采用云端模式。在选择将数据私有化或云端模式时,主要依据于客户的实际需求。例如,在石油和石化等行业,企业更加重视数据安全。因此,企业一般会选择将数据私有化,并将中科时代的工智机引入。

中科时代数字化软件解决方案

邸抗详细介绍了Instaguard设备智能看护诊断系统。该系统通过AI算法模型,提供全自动的设备看护诊断服务。传统的设备监测主要依赖于单一振动信号,但在某些场景下存在局限性。因此,中科时代采用了创新方法,即采集设备本体振温度及其上下游工艺数据,通过多维数据联立分析引发设备故障预警的根因,从而减少非计划停机,进一步提升看护分析能力。

MesPV多晶硅还原炉工艺优化控制系统则是专门面向光伏行业上游-多晶硅制造这一具体应用场景推出的解决方案。它提供混合IDE编程环境,将客户自己的工艺流程、业务经验算法快速封装成功能块,具备更高的实时性和客户关键算法的可靠性。此外,SparkCV视觉智能看护系统也备受瞩目。该系统内置丰富视觉识别算法,能够结合企业已有的网络和摄像头基础设施实现智能化监控。

谈及中科时代数字化软件布局时,邸抗表示:“中科时代将继续完善和丰富数字化软件产品矩阵。未来,我们计划开发能耗管理系统,这与当前国家提出的‘双碳’目标紧密相关。其次,我们也希望在钢铁领域打造出一系列通用性的解决方案,满足更多应用场景需求。”

聚焦垂直行业应用:量身定制,解决痛点

更快速的响应速度,更高的控制精度和更强大的算力需求,控制系统已成为提质增效,决定企业核心竞争力的关键环节。近年来,以光伏、锂电和电子制造为代表的行业取得了快速发展。无论是多晶硅还原炉生产,还是3C电子产业中智能化生产,每一个应用场景中均蕴含新机遇。

中科时代激光产品总监兼武汉公司总经理刘庆表示:“每个客户都有独特的定制需求,这些需求往往充满挑战,但也是我们的机遇。中科时代具有更强的灵活性,能够全力以赴地为每位客户提供优质服务和量身定制的解决方案。”

刘庆分享了中科时代在与客户合作过程中的一些经验:“我们非常注重降低客户的风险。通过展示成功案例、提供技术支持和辅助客户使用我们的硬件等方式,努力增加客户的信任度。我们相信,只有真正站在客户的角度思考问题,才能赢得他们的信任和长期合作。”目前,中科时代提供的整体激光焊接设备配合模组销售,已实现规模采购。

中科时代工程师在客户现场

针对激光行业,中科时代可以为客户提供全套解决方案,除了自有的硬件平台以及软件解决方案外,还包括其他执行件、直线电机、伺服模组,涵盖CCD机器视觉和精密运动等领域,主要专注于微密级应用,包括激光打标、焊接和切割等。谈及与其他老牌企业的竞争时,刘庆表示:“不得不承认老牌企业在某些方面具有很多优势,但中科时代也有自己的独特之处。我们的产品能够随着整体PC构架的升级而不断扩展,这意味着我们的解决方案能够更好地适应未来的技术发展和市场需求。”

随着细分行业的定制化需求越来越高,中科时代能够更加灵活地满足不同用户的需求。“在深入了解终端行业特定需求的基础上,通过优化性能参数、功能配置,甚至外观设计,我们能够提供包括工智机和数控系统在内的定制化解决方案,满足用户在速度、精度、稳定性等方面的多样化需求。”李秀超说道。

中科时代3C产品总监兼苏州公司总经理刘飞也表示:“我们还可以在上层构建不同的应用软件,结合行业know how做定制化的开发和封装。”以3C行业为例,苏州团队根据行业特点和客户的需求,基于成熟的标准产品进行了定制化封装,推出了软板卡等创新产品。此外,中科时代根据光伏和锂电行业客户的需求进行一些组态的软件开发,配合标准件,作为整体解决方案输出。

“大终端企业的设备种类繁多,控制理念也各异。因此,未来大终端企业的发展必然需要从顶层出发,构建一个统一的顶层设计架构。”刘飞进一步指出,基于这一行业洞察,苏州团队将紧密围绕大客户、大终端需求,提供专业的赋能服务。这不仅体现了中科时代对市场趋势的敏锐把握,也展示了其服务客户的决心和实力。

值得注意的是,大型OEM厂商虽然具备强大的整合能力,但中小型OEM企业在研发投入和专业技术方面可能面临挑战。对此,中科时代其他团队也积极输出相应的解决方案,帮助这些企业快速实现产品的更新迭代。这种全方位的服务模式不仅提升了中科时代的市场竞争力,也为整个行业的发展注入了新的活力。

作为一家产品型公司,中科时代深知品质的重要性,因此一直致力于收集各种测试数据以支撑其产品开发和品质保证。

基于这一背景下,在综合考虑成本、客户服务、交通便利度等多方面因素后,中科时代在苏州成立了测试中心,除了常规测试外,还可模拟现场各种应用场景及256轴等极限测试环境,旨在通过严谨的测试手段确保产品的高品质和稳定性,满足现场复杂的应用要求并赢得市场的信任。

在谈到产品质量和测试时,邵慧也特别强调,中科时代在原理设计阶段就严要求、高标准。为保证环境可靠性,所有主要器件均使用工业级物料甚至是车规级物料。整机达到了-40℃~60℃的工作温度范围,EMC整体测试选择3级,高于GB/T 15969.2/IEC61131-2上的标准。

打破技术壁垒,释放智造潜能

自中科时代创立以来,便专注于算控一体的研发,其核心技术更是源自中科院计算所。核心产品在性能、功耗、可靠性等方面具有显著优势。中科时代的团队成员更是积累了深厚的行业经验和敏锐的洞察力,能够迅速而准确地把握行业发展的脉搏,以及客户深层次、多元化的需求。更为难得的是,中科时代始终坚持以客户为中心的理念,构建了一套高效、完善的客户服务体系,涵盖售前、售中、售后各个环节,研发和技术支持团队能够快速响应用户诉求,提供定制化的服务,加速推进解决方案的落地。

面对国外巨头在国内高端计算设备市场的垄断局面,中科时代以算控一体为设计理念,坚持自主研发,努力打破技术壁垒。他们的目标不仅仅是满足制造业各领域细分应用的需求,更是要通过自主创新,实现高端计算设备的国产化替代,从根本上解决“卡脖子”难题。

展望未来,gongkong®十分期待中科时代在工业自动化和智能化领域的进一步创新突破。相信在中科时代的不懈努力下,他们必将为制造业的高质量发展注入新的活力,成为推动行业进步的重要力量。

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