工程機械產業是我國發展比較快的產業,也是重要的裝備產業,在裝備工業中占有舉足輕重的地位,工程機械的發展與國民經濟密切相關。但是我國工程機械行業依然是大而不強,控制系統及關鍵部件制造技術均掌握在外國企業手里。國外不斷改進和革新的控制方式,使工程機械由簡單的杠桿操縱發展到液壓操縱、氣壓操縱、液壓伺服操縱和電氣控制、無線電遙控、電子計算機綜合程序控制。在危險地區或水下作業等采用無線電操縱,利用電子計算機控制接收器和激光導向相結合,實現了工程機械作業操縱的完全自動化。
目前,工程機械設備已經大量的應用電子控制技術,不過隨著工程施工技術的不斷發展,用戶不再滿足目前較為簡單的電子控制技術,對工程機械設備提出了更高的技術需求,市場需要全電子控制技術和智能化電子控制的工程機械。如果將現有的電子控制技術定義為一代電子技術的話,那么全電子控制技術可成為二代電子技術,而接下來智能控制則為三代電子技術。
所謂的二代電子控制技術就是將機械的各項控制通過電子系統完成,包括行走、工作裝置、轉向等以完成整機的集中操作和集中監控。它不僅可以大大簡化現有的電路系統從而提高機械的可靠性,更便于操作和集中故障診斷。而三代電子控制技術則是采用分散控制系統,多CPU控制器加上以專家系統為基礎的控制軟件以實現機械各部分的智能連接和協調。使得機械向著全自動化(傻瓜型),機群控制和遠程控制方向發展。
隨著我國的制造技術、微電子技術、網絡信息技術等的快速發展,以及國家對工程機械產業的大力支持,工程機械向智能化作業方向發展也將成為必然。智能化工程機械不局限于產品本身,是硬件、軟件、智能(人)與組織的系統集成,并且具備一定的思考能力,不斷升級發展成為作業機器人,終實現智能機械群作業。它強調技術、人、管理和信息的四維集成,通過現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術集成等方面的應用。從而使產品在工作和生產中更多地采用智能化方式,一方面減少了人員的工作量,另一方面則實現了操作人員的安全保障。
因此,廈工認為,新一代的工程機械不僅需要實現節能、可靠、環保,實現集成化操作和智能化控制、監控、檢測、預警、遠程故障診斷與維護,還要實現針對危險工況的無人化操作,終需要它們能夠組成基于網絡的智能化、機器人化的機群,通過協同控制系統進行合理分工,以獲得項目施工的合理、、低耗,并且盡量避免施工期間的維修,在盡可能短的時間內完成項目施工任務。
未來幾年,我國工程機械將向智能化方向轉型升級,其控制系統發展趨勢如圖1所示:
圖1
面對經濟新常態,廈工緊跟“中國制造2025”、“互聯網+”等國家戰略,依托央企中航工業的大平臺,聯合中航工業自控所,研發“廈工捷易電傳智能控制系統”(以下簡稱XGJE智控系統),向智能工程機械裝備進軍,目標是實現中國工程機械裝備核心技術的跨越式升級換代,并實現產業化,引領國際市場競爭。
XGJE智控系統借鑒航空電液集成控制技術中的多余度控制理念,實現“主-從-備”的控制方式,改變現有工程機械電控系統存在的一次故障就停機的問題,實現不停機延時維修;結合了物聯網技術實現遠程管理,包括主動式預警、主動式維護保養、遠程監控、遠程調度管理、遠程操控等;電控發動機、電控泵、電控主閥等電控元件優匹配,運用大數據,并結合傳感器系統,可實現自動作業、多工況智能化識別并自動調整工作模式,達到智能化、綠色化、精細化。
XGJE智控系統是適用于多種裝備的通用系統平臺,具備八大核心優勢,下面以XG822i挖掘機為例進行詳細介紹,見圖2:
圖2
1、 一鍵標定:面對不同作業工況、作業環境,自行調整、完成優化性能匹配;根據各部件不同程度磨損情況,自動優化匹配實現整機性能狀態。
2、 自學習、智能記憶再現功能:根據操作者作業習慣,自動記憶儲存數據,經過速算優化,完成自動再現的操作動作。
3、 全變量超低損耗節能系統:節能10%以上;具備智能“指令轉換”,完成發動機、工作泵、多路閥動態優匹配,大程度減少能量損耗,實現綠色作業。
4、 多余度保障技術,安全可靠:用多余度航空控制技術,實現容錯控制與延遲維護的雙重保障,大程度避免因系統故障引起的停機,確保按期完成工作任務。
5、 惡劣工況下遙控、程控操作:借助遙控、程控、自控等方式,在危險、惡劣工況下輕松完成施工作業。
6、 舒適駕控,柔順操作:自動根據工況調整工作模式,舒緩操作過程中沖擊力,作業運行更加柔順。
7、 云端軟性升級服務:通過云端服務,遠程診斷,智能下載,實現系統軟性升級,輕松享有智能化服務;通過云端編程調整功率和壓力,實現智能挖掘機與工況需求之間的匹配。
8、 智聯群協同作業:通過云服務系統發送作業指令,建立組群鏈接,智能群協同完成作業任務。
以上八大核心優勢將應用于多種工程機械裝備,引領工程機械真正跨入智能時代。
文/黃鶴艇、卓繼文、蘇振毅