现代交流伺服系统技术动向与应用趋势.doc

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1、现代交流伺服系统技术动向与应用趋势•技术分类：•电机与运动控制•标签：•交流伺服系统•技术动向•2013-05-20众所周知，以永磁无刷交流伺服电机和交流伺服驱动器构成的交流伺服系统已经成为现代运动控制系统的核心，成为各类高技术智能化装备的基础性、关键性部件。众所周知，以永磁无刷交流伺服电机和交流伺服驱动器构成的交流伺服系统已经成为现代运动控制系统的核心，成为各类高技术智能化装备的基础性、关键性部件。世界主要发达国家均有一批出色的交流伺服系统产品公司，他们推岀的产品不断刷新着性能和功能性标杆，并在长期的研发应用实践中形成了各自的特色和风格。总的來说，软件、电子、

2、通信和半导体技术的快速发展直接推动了交流伺服系统的换代，导致新产晶换代周期从本I比纪初时的5年左右缩短到2~3年。本文试图站在系统的角度，但更多从驱动器的角度，对现代交流伺服系统的研发设计动向和应用趋势做简要扫描。1、性能交流伺服系统的关键性能指标永远都是先进性比较的首要因素。在下面这些指标中，不同的应用有着不同的考核重点，如位置分辨率，精度（速度，位置），动态响应（速度，力矩）,转矩脉动，调速范围,过载能力，速度环带宽，负载惯量适应性，电机参数适用性等。国外先进伺服系统已经能够很好地适应绝大多数行业应用的需求，但国内厂家仍在这方面有着较长的路要走。国外主流产殆

3、的核心指标大致为：位置分辨率达到方万线/转，过载3倍~5倍，速度环带宽1KHz~3KH乙调速范围超过1:10万，惯量比20-2000围绕性能指标，可以谈的内容很多，远非一篇短文可以覆盖。单单一个带宽问题，英定义和测量方法就存在很多争议。各个厂家的指标相差很大。要真止做横向比较，需要统一的定义，在一致的测试环境和测试方法下进行。所以，尽管性能很重要，我们也不把它作为本文讨论的重点，而是试图展现现代交流伺服系统多姿多彩的其他侧面。2、功能功能性方面的变化是产品形成差异化的重要方式，随着核心处理芯片和软件能力的提高，现代交流伺服系统普遍在人机工程、安全性、智能性等方面

4、增加特色。和通常需要很多参数设定的传统多功能、通用化产品相比，最大限度地简化操作，用智能化软件提高易用性，追求简洁的外观和简洁的操作界面，成为•种潮流。可以预见，下一代伺服系统将提供类似互联网和移动智能终端帯给我们的卓越体验。在接口功能方面，常规的脉冲串和模拟杲接口将逐步消失，代之以数字化串行网络接II,RS485/Modbus12经淡出，CAN总线成为中低端标准接II,其他各种现场总线将逐渐为高性能工业以太网取代。对各种第三方编码器的支持也是必须的，比如Hyperface、Endat>Sin/Cos接I丨，单圈、多圈绝对值编码器。驱动器内置的保护功能将更加完善

5、，対内部电气应力和热应力的测量也不再仅仅用于关键时刻的保护，而更多用于预测性维护、诊断和功能安全用途，以垠大限度减少停机时间，提高生产率。不少欧系驱动器早己集成了各种运动控制功能，如电子凸轮，使得数控机械的开发者可以快速配置参数实现复杂的运动控制功能。3、安全安全和能效是当今自动化吐界的主题，在自动化多层次结构中，无论是传感器、I/O、控制器还是总线，都在将分离的安全逻辑集成进來,构成安全集成

6、'

7、动化系统。这里的安全对应safety,包括机械，电气和功能安全。传统上，电机和驱动开发者比较重视机械安全和电气安全，以保障人身和设备资产的安全。但近年來，以电子和软件

8、为核心的功能安全越发得到应用，安全集成驱动己经成为国外先进伺服系统的标准配置，区别只是集成了多少个安全功能，以及是否可选。因为安全性往往是强制要求，I制绕安全也有着一系列的国际国内标准需要我们熟悉。关于安全驱动的例子可以在西门子、Lenze、包米乐等公司产品上见到。最近H本公司的个别产品也开始提供基本的安全功能比如安全转矩截止（STO）3对大多数国内厂商來说，安全似乎还没有提上日程，但是率先发力的公司将赢得理念和市场的领先。图一•：三种典型的安全功能示意4、能效作为自动化的另外一个主题，能效12经不是一种参考，而是必须不断得到提高的关键指标了。英中电机本体的高效

9、化早匕被大家所熟识，永磁电机作为高效电机的代表不仅在伺服系统中，而口在调速节能场合得到广泛应用。但一系列研究告诉我们，采用高效部件固然重要，但系统级能效优化更加重要。现代工业网络C经可以在控制信息流中集成能效管理指令，交流伺服驱动器应有能力随着整机和系统的丁•作状态不同（比如轻载还是重载、临时性停车还是计划性停车等）而调整自C的状态，进而进入不同的节能模式。新-代工业以太网都L2经具备了能效管理方面的协议，比如Sercoslll和ProfiNet,为开发具有能效管理能力的交流伺服系统提供了条件，但这方面的产品即便在国外也较少。我们认为如果国内厂商及早取得技术突破

10、，能效或可成为和国外产品