智能伺服技术及其应用分析下是嘛

智能伺服技术及其应用分析(下)

4.3 上位控制

随着工业机械化设备对高速化、高精度化和小型化以及多品种小批量化、高可靠性、免维护性能要求的提高，安川公司为用户提供了丰富的上位机控制群可供选择。从上层的可编程控制器（PLC）、运动控制器、机床CNC控制器，可一直连到底层的通用输入/输出（I/O）控制单元和视在当地具有良好的企业形象和优秀的科技资源觉传感系统。编程语言有梯形图、NC语言、SFC语言、运动控制语言等，均可按照用户的要求灵活配置。系统可控制轴数从单轴到可支持多达44轴，控制器可以连接从模拟信号到络信号的各种信号类型。

通用机械中使用的运动控制器包括单轴控制器、双轴控制器、运动控制器和多轴高性能运动控制器等。高性能的超高速运动控制器的程序扫描速度约为0.4—1ms/1000步，最高可支持44个轴完全同步驱动控制，适用于高速度、高精度的机械设备，如印刷机械、包装机械、半导体制造机械等等。除了高端产品外，低端产品的单轴控制器结构小巧紧凑，支持络化，可控制1轴伺服+主轴控制器，能完成FTP控制和跟踪控制，支持NC语言，可广泛应用于半导体制造设备、加工机械、搬运机械、卷扬机械等，具有很高的性能价格比。5 伺服系统的发展趋势

从前面的讨论可以看出，数字化交流伺服系统的应用越来越广，用户对伺服驱动技术的要求越来越高。总的来说，伺服系统的发展趋势可以概括为以下几个方面：

（1）交流化

伺服技术将继续迅速地由ＤＣ伺服系统转向ＡＣ伺服系统。从目前国际市场的情况看，几乎所有的新产品都是ＡＣ伺服系统。在工业发达国家，ＡＣ伺服电机的 市场占有率已经超过80%。在国内生产ＡＣ伺服电机的厂家也越来越多，正在逐步地超过生产ＤＣ伺服电机的厂家。可以预见，在不远的将来，除了在某些微型电机领域之外，ＡＣ伺服电机将完全取代ＤＣ伺服电机。

（2）全数字化

采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机（ＤＳＰ）的伺服控制单元将全面代替以模拟电子器件为主的伺服控制单元，从而实现完全数字化的伺服系统。全数字化的实现，将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法（如:最优控制、人工智能、模糊控制、神经元络等）成为可能。

（3）采用新型电力电子半导体器件

目前，伺服控制系统的输出器件越来越多地采用开关频率很高的新型功率半导体器件，主要有大功率晶体管（ＧＴＲ）、功率场效应管（ＭＯＳＦＥＴ）和绝缘门极晶体管（ＩＧＰＴ）等。这些先进器件的应用显著地降低了伺服单元输出回路的功耗，提高了系统的响应速度，降低了运行噪声。尤其值得一提的是，最新型的伺服控制系统已经开始使用一种把控制电路功能和大功率电子开关器件集成在一起的新型模块，称为智能控制功率模块（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅｓ，简称ＩＰＭ）。这种器件将输入隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块之中。其输入逻辑电平与ＴＴＬ信号完全兼容，与微处理器的输出可以直接接口。它的应用显著地简化了伺服单元的设计，并实现了伺服系统的小型化和微型化。

（4）高度集成化

新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为速度伺服单元与位置伺服单元两个模块的做法，代之以单一的、高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元，只要通过软件设置系统参数，就可以改变其性能，既可以使用电工业涂料包括汽车涂料、船舶涂料、公路铁路涂料等占到70%左右份额机本身配置的传感器构成半闭环调节系统，又可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化还显著地缩小了整个控制系统的体积，使得伺服系统的安装与调试工作都得到了简化。

（5）智能化

智能化是当前一切工业控制设备的流行趋势，伺服驱动系统作为一种高级的工业控制装置当然也不例外。最新数字化的伺服控制单元通常都设计为智能型产品，它们的智能化特点表现在以下几个方面:首先他们都具有参数记忆功能，系统的所有运行参数都可以通过人机对话的方式由软件来设置，保存在伺服单元内部，通过通信接口，这些参数甚至可以在运行途中由上位计算机加以修改，应用起来十分方便;其次它们都具有故障自诊断与分析功能，无论什么时候，只要系统出现故障，就会将故障的类型以及可能引起故障的原因通过用户界面清楚地显示出来，这就简化了维修与调试的复杂性;除以上特点之外，有的伺服系统还具有参数自整定的功能。众所周知，闭环调节系统的参数整定是保证系统性能指标的重要环节，也是需要耗费较多时间与精力的工作。带有自整定功能的伺服单元可以通过几次试运行，自动将系统的参数整定出来，并自动“除房地产实现其最优化。对于使用伺服单元的用户来说，这是新型伺服系统最具吸引力的特点之一。

（6）模块化和络化

在国外，以工业局域技术为基础的工厂自动化（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ简称ＦＡ）工程技术在最近十年来得到了长足的发展，并显示出良好的发展势头。为适应这一发展趋势，最新的伺服系统都配置了标准的串行通信接口（如ＲＳ-232Ｃ或ＲＳ-422接口等）和专用的局域接口。这些接口的设置，显著地增强了伺服单元与其它控制设备间的互联能力，从而与ＣＮＣ系统间的连接也由此变得十分简单，只需要一根电缆或光缆，就可以将数台，甚至数十台伺服单元与上位计算机连接成为整个数控系统，。也可以通过串行接口，与可编程控制器（ＰＬＣ）的数控模块相连。

综上所述，伺服系统将向两个方向发展。一个是满足一般工业应用要求，对性能指标要求不高的应用场合，追求低成本、少维护、使用简单等特点的驱动产品，如变频电机、变频器等。另一个就是代表着伺服系统发展水平的主导产品—伺服电机、伺服控制器，追求高性能、高速度、数字化、智能型、络化的驱2.数据存储空间：数显式由于没有独立的存储空间动控制，以满足用户较高的应用要求。

信息来源：控制与传动 作者：李国厚