进军流程工业自动化领域

作者:Gerd Kielburger,Sabi 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2011-11-02

无论是污水净化设备、蛋白质的生产设备还是奶制品生产设备,利用自动化控制技术不仅能够实现准确的生产过程控制,而且可以连续地做好整个生产过程的记录。气动控制技术专家Festo公司为流程工业领域研发出了创新性系统解决方案。

Festo公司的气动控制技术达到了很高的水平,“Festo”几乎成了气动控制技术的代名词,技术涉及气动驱动控制阀阀门的开关运动或者推板运动。长期以来,气动技术专家把他们多年积累的气动技术知识应用到流程设备的自动化控制中,使得气动技术能够适应艰苦的流程设备工作环境。气动元器件坚固耐用、成本低廉、可靠性高,同时它还耐潮湿、耐腐蚀,能够在高温和寒冷的环境中工作。气动元器件的工作温度范围为﹣20~80℃。低温气动元器件可以在﹣40℃的低温环境中使用,而在高温环境中工作的气动元器件能耐受120℃的高温。

目前,Festo公司打算进一步深入研究流程自动化控制,“Festo公司现在的经营战略是将现有的产品应用到流程工业中。我们打算开发适合流程工业领域的特殊产品,例如,在生物技术领域或者在水处理领域中使用的气动控制产品。”Festo公司过程自动化中心的Peter Hofmann教授说。新产品将完全按照用户要求进行开发,其中一个典型的代表产品就是奶制品生产过程中气动灌装控制元器件。之前,奶制品生产过程中纸盒包装或者袋装奶制品生产都应用了Festo公司的气动控制系统,但奶制品的灌装设备是其他生产厂家生产的。“以前我们不能对液体介质进行检测、控制和调节,现在,我们要研发能实现这些功能的产品。”Hofmann先生在介绍未来的发展战略时说道。他认为工厂自动化和生产过程自动化都对流程设备的自动化提出了强烈的需求。因此,Festo公司计划研发生产一些新的自动化产品,例如气动控制阀和气动驱动装置。在新产品的研发中,Festo公司仍将发挥自己在气动技术领域中的优势。开发直径为1.2m的阀门或者化工企业易燃易爆场合中使用的控制阀已经不属于新产品研发的范围,因为市场上已经有了这样的产品。

Festo公司一直坚持研发,开辟新的应用领域。Festo公司和弗劳恩霍夫IPA研究所在生物自动化技术方面取得了一定的成绩,获得了2010年度的德国未来奖。Hofmann先生认为,开辟新道路不一定要不断地推出新产品,在流程工业自动化控制的不同目标层次上也可以实现创新。“实现气动控制阀拆卸简便不再是新产品研发中的一个飞跃,如果你的控制元器件可以在不使用任何工具的情况下,实现可靠的安装和拆卸,这对于许多用户来讲才是一个最好的卖点。”Hofmann先生认为,最大的创新潜力在于所使用的材料,并列举了与流程介质直接接触的电磁阀为例。好的材料可以在提高钢材的磁化性能的同时提高钢材抗锈蚀的能力。Festo公司在研发电磁阀的过程中,研发出了磁化性能高、耐锈蚀性能强的新材料,这是一个重大的突破。另一个Hofmann先生比较关注的问题是电子技术与阀技术的相互结合,或者在气动控制技术中引进光学技术。这些技术的相互结合开创了生物传感器的新天地,例如成功开发的微系统中生物物质的在线探测。另外,生物技术领域中正期盼着生物传感器的问世,例如,如果能成功地把青霉素酶植入到芯片中,就可以成功地检测出青霉素的密度。Hofmann先生肯定的说:“自动化技术有着无限发展的广阔前景。”

聚焦两大目标市场

Festo公司面向未来的主攻目标有两个,即增长潜力最大的污水净化领域和生物医药领域。虽然食品和饮料生产领域、化工生产领域也有很大的潜力,但目前不是Festo公司新产品研发的主要应用领域。在饮用水和污水净化的自动化技术领域中,气动控制技术是电气自动化控制经济合理的替代解决方案。

目前,Festo公司已经能够提供从管道仪表到控制层的各种成套解决方案。气动技术的最大优点是自动化气动控制元器件在流程设备的使用寿命周期内免维修。水处理技术领域中所应用的仪表、开关阀等设备的操作控制都不是定期进行的,所以可能出现粘附物或者结块,导致启动力矩明显增大。在这种情况下气动元器件的过载安全性是非常重要的性能。在驱动装置停止工作时,压力调节器处的压力会明显升高,以便有更大的力量来重新驱动装置,这样可以省略很多维修保养的工作。长期以来,Festo公司积累了很多食品生产领域中的客户,这一领域中产品研发对卫生的要求非常高。如果在食品生产过程中,使用的气动元器件会直接与食品接触,则要求气动产品易于清洁,并且使用特殊认证许可的润滑剂。例如,符合食品卫生要求的软管和FDA认证的螺钉。Festo公司推出的高速摄像机能够发现高速运动产品的质量缺陷。由于在这些领域的生产过程和工厂自动化中有许许多多的对外接口,因此Festo公司把提供所有的自动化元器件作为企业经营的重点。在化工生产企业中,他们把耐腐蚀和易燃易爆安全防护等级高的产品作为重点。在化工生产领域中,欧盟的易燃易爆安全防护规范要求电缆和控制器应带有防护壳。针对这一要求,Festo公司推出了Ex-Haube安全防护壳。标准化的电气控制柜往往要占用比实际柜内电气设施更大的空间。Festo公司推出的CAFC-X1-GAL型防护壳为用户提供了空间占用小、经济实惠的解决方案。CAFC安装使用方便,并通过了Atex易燃易爆安全防护等级Zone 2/22的认证,可以在有临时性易燃易爆气体和蒸汽的环境中使用。其紧凑的外形可以减少金属材料的应用,节约了生产制造成本,与市场中常见的同类钢制防护装置相比较,可以节约70%的费用。不需要使用任何工具的情况下就可以完成这种防护壳的安装,从而大大降低了安装费用和维护保养费用。

新的前景

Hofmann先生认为,在生物技术和医药产品生产领域中气动控制与光学技术的结合有很好的前景。现在,Festo公司已经开始了“机器视觉”的研发工作。气动技术与光学技术的结合必将开辟自动化控制的新天地。在今年的汉诺威博览会上人们一睹了第一代“光学气动技术”产品的风采。光学技术和气动技术组合而成的光学气动技术催生了新的数字化分析技术方法,能够在流体介质运动过程中对介质的(密度、容积、颜色或者有害成分含量等)参数、性能、组成成分进行检测和评估。在液体中加入了一定量的光学信息,这些信息在后来的检测、分析中可以被读出。由于这些“在线”的流体介质的状态带有了信息,因此可以实现实时的检测分析,这样省略了中断生产过程的产品取样检测。Festo公司已经为这一新技术的应用做好了充分的准备,他们的图像处理系统数据库中已经收集了大量的基础参数的图像数据。另外,以Hofmann教授为首的团队掌握了这一技术所需的专业技术知识,同时,企业也有能力在这一未来型技术领域中投资。

勇气和创新精神

Festo公司打算通过创新性的产品和技术进一步扩大在流程工业领域中的市场。Festo公司自动化中心的Peter Hofmann教授接受了本刊记者的采访。

PROCESS:Hofmann教授,Festo公司现在开始关注流程工业领域是否太晚?Festo与这一市场中的其他企业有什么不同?

Peter Hofmann:不晚,早在十几年前我们就注意到了这一市场,并开始进入这一市场。现在我们打算在这一市场领域中投资,开发一些适合于该领域的专用产品,例如在生物技术领域中适用的特殊气动技术产品。我们研发新材料、新技术和能应用于全新应用领域的新产品。我们的最大优势是创新精神和勇气。这些也许是流程工业自动化技术市场现有其他企业不具备的品质,他们不愿意在小批量、短寿命周期的产品中投资。

PROCESS:贵公司会增加多少新产品品种?

Peter Hofmann:我们现在的阀门驱动系统已经广泛地应用于污水净化企业和化工企业。为了进一步开拓流程工业的其他市场领域,我们需要向市场提报一份详细的产品目录。但这还不够,我们必须学会理解用户的需求,并表达我们的意图。只有真正理解了用户的需求才能为他们提供最佳的解决方案,才能给用户带来真正有用的产品。

PROCESS:您打算如何实现增长?仅凭贵公司自己的力量吗?

Peter Hofmann:最主要的是组织性的增长,我们会继续采用掌握核心技术的发展战略。在一定的范围内合作是非常有益的,我们一直都在坚持和其他企业合作。

PROCESS:您估计需要多长的时间能进入流程自动化市场?

Peter Hofmann:当然我们还需要一段时间,我们不打算生产市场中其他竞争对手已有的相同产品。我相信,凭借我们的产品质量和产品创新,在不久的将来我们会有适合于流程工业自动化的创新性解决方案问世。

PROCESS:您打算利用光学气动技术在流程自动化领域中开辟一片全新的天地吗?光学气动具体指的什么?

Peter Hofmann:光学气动技术能够连续无损地对流体介质的不同参数、组成成分和特性进行测定、评判和控制。同时,它可以实时采集流体介质的基本数据和特性参数。这里,流体介质既是一个信息载体,又是一种带有光学分析技术所需代码的信息载体。我们认为,这一技术有很大的潜在用户群。

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