我国自动化控制设备发展概况-机械所EPCIO.PDFVIP

我國自動化控制設備發展概況 工業技術研究院 機械所 吳承學 自動化控制設備所涵蓋之產業應用領域極為廣泛，範圍可包括至各類產業中 運用於生產製造之各式機器及輔助機具設備，其中又以金屬加工、成型所用之工 具機、電子暨半導體產業的生產、檢測設備、實現工廠自動化之工業機械人，以 及其它多種各型產業上的專用或通用生產機械為大宗。 我國自動化產業發展現況 在我國自動化相關產業的發展歷程中，工具機產業佔據著極為重要之地位， 於規模仍不斷持續成長且競爭激烈的國際市場上始終保有著不錯的競爭力，2005 年時，台灣已擠身成為全球第五大工具機生產國 ，年產值超過 3000 億。但儘管 憑藉多年來逐漸累積的技術實力，本國企業於此塊市場上已建立起不差的實績， 然在佔據工具機核心，影響其性能優劣最大關鍵的工業控制器市場上，高階的控 制器產品仍多由國外壟斷，國內產品於精度等級及穩定性等各方面較國外先進大 廠仍有若干差距。在新興市場快速興起，大量機械設備需求造就工具機和自動化 控制系統絕佳的發展機會下，如何經由高階控制器研發，建立高精度運動控制的 核心技術與模組，進而切入中高價格機型市場，跨入更高階的應用領域，創造出 差異化價值，一直是國內研發團隊與相關產業業者不斷思考的課題與努力目標。 另一方面，隨著我國電子半導體、LCD 產業的持續發展與 日趨成熟，產值已 達世界舉足輕重地位，然而過去此二兆產業相關之製造、測試與工廠自動化等設 備多仰賴國外，設備自給率偏低，投資於上的龐大金額進口比例卻高達九成以上， 不僅嚴重削弱產業競爭力，造成外匯流失，也無法帶動國內機械工業產生技術升級 的效應。因此，近幾年在經濟部主導下，積極地規畫推動國內產、學、研界投入此 兩大產業所需之關鍵設備與零組件的研究發展，期望可提高產品設備的自製率，協 助相關重點產業技術昇級，而其背後所倚靠的自然便是一系列先進自動化控制設 備的製造技術。 我國自動化控制產業現有技術成就 自動化控制系統是整合電機、電子、感測、資訊、控制等各項專業領域的知 識與技術所構建組成的機械系統，而工業控制器則是自動化控制系統中宛若人體 大腦般不可或缺的關鍵核心零組件。由於資訊產業的快速發展以及個人電腦具有 的軟硬體開放架構與開放環境，挾著高市場普及性和各種應用蓬勃熱絡的優勢， 使得以個人電腦 PC 為控制中心，附著於製造系統或機械上，運用其數值計算能 力，進行一般或特殊工業系統（或機械）的監測及控制，以達成工業系統的部份 或完全機能的 PC-Based 工業控制器在整個自動化產業中已成為世界市場的潮 流。而國內的機械業者，也在近十年間快速的進行著這一波自動化控制設備產業 的研究發展。 執國內機械工業技術牛耳的工研院機械與系統研究所多年來於此塊領域的 用心耕耘已久，努力帶動國內各廠商業者共同進行技術研發創新，並建立起長期 良性的合作關係。工研院機械所有關自動化控制技術的研究發展，主要是執行經 濟部技術處的法人科技專案計畫，過去幾年間在相關控制核心組件技術以及機電 系統整合技術之研發目標已相繼達成且成效顯著，累積了許多關鍵軟硬體技術與 專利，並陸續轉移給業界推廣使用。 其中，在控制核心組件技術發展方面，先後完成了 ASIC-Based 及 DSP-Based 之控制相關軟硬體、軸向及主軸用伺服馬達與驅動器、線型馬達與驅動器，滿足 國內產業機電整合應用上之需求。而為了追求小型、穩定、低成本的控制器，則 先後完成兩代高密度運動與輸出入控制專用晶片。其中，第二代運動與輸出入控 制專用晶片 EPCIO 及 EDIO 所研發完成的多軸運動控制技術是各式各樣機械控制 器的共同性基礎技術，也是控制各式各樣機械之性能與精密度之核心元件。在多 軸運動控制技術之基礎上再加上不同機械類別在應用面的專業領域知識以及整 合多項軟硬體技術，便可構建出各式各樣的機械控制器，如 CNC 工具機控制器、 射出機控制器、線切割放電加工機控制器、雕刻機控制器、點膠機控制器、機器 手臂控制器、繞線機控制器、、等。 目前應用此項技術所開發之多軸運動控制 ASIC 及運動控制核心軟體已廣泛 提供業界採用，作為各式各樣自動化多軸運動控制器大腦之核心元件，至今每年 出貨可達 10000 套，橫跨的產業包括工具機、線割放電加工機、工