數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛

時(shí)間:2009-12-07

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):交流化伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng);全數(shù)字化采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號(hào)處理機(jī);采用新型電力電子半導(dǎo)體器件;高度集成化新的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品改變了將伺服系統(tǒng)劃分。

伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下幾個(gè)方面: (1)交流化伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng)。從目前國(guó)際市場(chǎng)的情況看,幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,AC伺服電機(jī)的  市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過(guò)80%。在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機(jī)的廠家也越來(lái)越多,正在逐步地超過(guò)生產(chǎn)DC伺服電機(jī)的廠家??梢灶A(yù)見,在不遠(yuǎn)的將來(lái),除了在某些微型電機(jī)領(lǐng)域之外,AC伺服電機(jī)將完全取代DC伺服電機(jī)。 (2)全數(shù)字化采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號(hào)處理機(jī)(DSP)的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元,從而實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的實(shí)現(xiàn),將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制,從而使在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法(如:最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等)成為可能。 (3)采用新型電力電子半導(dǎo)體器件目前,伺服控制系統(tǒng)的輸出器件越來(lái)越多地采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件,主要有大功率晶體管(GTR)、功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGPT)等。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗,提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,降低了運(yùn)行噪聲。尤其值得一提的是,最新型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊,稱為智能控制功率模塊(Intelligent Power Modules,簡(jiǎn)稱IPM)。這種器件將輸入隔離、能耗制動(dòng)、過(guò)溫、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊之中。其輸入邏輯電平與TTL信號(hào)完全兼容,與微處理器的輸出可以直接接口。它的應(yīng)用顯著地簡(jiǎn)化了伺服單元的設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。 (4)高度集成化新的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品改變了將伺服系統(tǒng)劃分為速度伺服單元與位置伺服單元兩個(gè)模塊的做法,代之以單一的、高度集成化、多功能的控制單元。同一個(gè)控制單元,只要通過(guò)軟件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù),就可以改變其性能,既可以使用電機(jī)本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng),又可以通過(guò)接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。高度的集成化還顯著地縮小了整個(gè)控制系統(tǒng)的體積,使得伺服系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作都得到了簡(jiǎn)化。 (5)智能化智能化是當(dāng)前一切工業(yè)控制設(shè)備的流行趨勢(shì),伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為一種高級(jí)的工業(yè)控制裝置當(dāng)然也不例外。最新數(shù)字化的伺服控制單元通常都設(shè)計(jì)為智能型產(chǎn)品,它們的智能化特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:首先他們都具有參數(shù)記憶功能,系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)都可以通過(guò)人機(jī)對(duì)話的方式由軟件來(lái)設(shè)置,保存在伺服單元內(nèi)部,通過(guò)通信接口,這些參數(shù)甚至可以在運(yùn)行途中由上位計(jì)算機(jī)加以修改,應(yīng)用起來(lái)十分方便;其次它們都具有故障自診斷與分析功能,無(wú)論什么時(shí)候,只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障,就會(huì)將故障的類型以及可能引起故障的原因通過(guò)用戶界面清楚地顯示出來(lái),這就簡(jiǎn)化了維修與調(diào)試的復(fù)雜性;除以上特點(diǎn)之外,有的伺服系統(tǒng)還具有參數(shù)自整定的功能。眾所周知,閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定是保證系統(tǒng)性能指標(biāo)的重要環(huán)節(jié),也是需要耗費(fèi)較多時(shí)間與精力的工作。帶有自整定功能的伺服單元可以通過(guò)幾次試運(yùn)行,自動(dòng)將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來(lái),并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)化。對(duì)于使用伺服單元的用戶來(lái)說(shuō),這是新型伺服系統(tǒng)最具吸引力的特點(diǎn)之一。 (6)模塊化和網(wǎng)絡(luò)化在國(guó)外,以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工廠自動(dòng)化(Factory Automation簡(jiǎn)稱FA)工程技術(shù)在最近十年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并顯示出良好的發(fā)展勢(shì)頭。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì),最新的伺服系統(tǒng)都配置了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口(如RS-232C或RS-422接口等)和專用的局域網(wǎng)接口。這些接口的設(shè)置,顯著地增強(qiáng)了伺服單元與其它控制設(shè)備間的互聯(lián)能力,從而與CNC系統(tǒng)間的連接也由此變得十分簡(jiǎn)單,只需要一根電纜或光纜,就可以將數(shù)臺(tái),甚至數(shù)十臺(tái)伺服單元與上位計(jì)算機(jī)連接成為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)。也可以通過(guò)串行接口,與可編程控制器(PLC)的數(shù)控模塊相連。 綜上所述,伺服系統(tǒng)將向兩個(gè)方向發(fā)展。一個(gè)是滿足一般工業(yè)應(yīng)用要求,對(duì)性能指標(biāo)要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合,追求低成本、少維護(hù)、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品,如變頻電機(jī)、變頻器等。另一個(gè)就是代表著伺服系統(tǒng)發(fā)展水平的主導(dǎo)產(chǎn)品—伺服電機(jī)、伺服控制器,追求高性能、高速度、數(shù)字化、智能型、網(wǎng)絡(luò)化的驅(qū)動(dòng)控制,以滿足用戶較高的應(yīng)用要求。 更多了解請(qǐng)參考:“伺服行業(yè)”
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