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AC伺服電機完全取代DC伺服電機?伺服系統七大技術發展方向辨析

伺服系統的特性一直是影響系統加工性能的重要指標,圍繞伺服系統動態特性與靜態特性的提高,近年來發展了多種伺服驅動技術??梢栽ぜ?,隨著超高速切削、超精密加工、網絡制造等先進制造技術的發展,具有網絡接口的全數字伺服系統、直線電動機及高速電主軸等將成為數控機床行業關注的熱點,并成為伺服系統的發展方向。
 
1. 交流化
伺服技術將繼續迅速地由DC伺服系統轉向AC伺服系統。從目前國際市場的情況看,幾乎所有的新產品都是AC伺服系統。在工業發達國家,AC伺服電機的市場占有率已超過80%。國內生產AC伺服電機的廠家也越來越多,正逐步超過生產DC伺服電機的廠家??梢栽ぜ?,在不遠的將來,除了在某些微型電機領域之外,AC伺服電機將完全取代DC伺服電機。
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2. 全數字化
采用新型高速微處理器和專用數字信號處理機(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,從而實現完全數字化的伺服系統。全數字化的實現,將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制,從而使在伺服系統中應用現代控制理論的先進算法(如:最優控制、人工智能、模糊控制、神經元網絡等)成為可能。
 
3. 采用新型電力電子半導體器件
目前,伺服控制系統的輸出器件多采用開關頻率很高的新型功率半導體器件,主要有大功率晶體管(GTR)、功率場效應管(MOSFET)和絕緣門極晶體管(IGBT)等。這些先進器件的應用顯著降低了伺服單元輸出回路的功耗,提高了系統的響應速度,降低了運行噪聲。尤其是,最新型的伺服控制系統已開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關器件集成在一起的新型???,稱為智能控制功率??椋↖ntelligent Power Module,簡稱IPM)。這種器件將輸人隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流?;ぜ骯收險鋃系裙δ莧考捎諞桓霾淮蟮哪?櫓?。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容,與微處理器的輸出可直接接口。它的應用顯著地簡化了伺服單元的設計,并實現了伺服系統的小型化和微型化。
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4. 高度集成化
新的伺服系統產品改變了將伺服系統劃分為速度伺服單元與位置伺服單元2個??櫚淖齜?,代之以單一、高度集成化、多功能的控制單元。同一個控制單元,只要通過軟件設置系統參數就可改變其性能,既可以使用電機本身配置的傳感器構成半閉環調節系統,又可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構成高精度的全閉環調節系統。高度的集成化還顯著縮小了整個控制系統的體積,使伺服系統的安裝與調試工作都得到簡化。
 
5. 智能化
智能化是當前一切工業控制設備的流行趨勢,伺服驅動系統作為一種高級的工業控制裝置也不例外。最新數字化的伺服控制單元通常都設計為智能型產品,其智能化特點表現在:
 
(1)都具有參數記憶功能。系統的所有運行參數都可通過人機對話的方式由軟件來設置,保存在伺服單元內部,通過通信接口,這些參數甚至可以在運行途中由上位計算機加以修改,應用方便。
 
(2)都具有故障自診斷與分析功能。無論什么時候,只要系統出現故障,就會將故障類型及可能引起故障的原因通過用戶界面清楚地顯示出來,這就簡化了維修與調試的復雜性。
 
(3)有的伺服系統還具有參數自整定的功能。眾所周知,閉環調節系統的參數整定是保證系統性能指標的重要環節,也是需要耗費較多時間與精力的工作。帶有自整定功能的伺服單元可通過幾次試運行,自動將系統的參數整定出來,并自動實現其最優化。對于使用伺服單元的用戶來說,這是新型伺服系統最具吸引力的特點之一。
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6. ??榛屯緇?/div>
在國外,以工業局域網技術為基礎的工廠自動化(Factory Automation,簡稱FA)工程技術在近10年來得到了長足發展,并顯示出良好的發展勢頭。為適應這一發展趨勢,最新的伺服系統都配置了標準的串行通信接口(如RS一232C或RS一422接口等)和專用的局域網接口。這些接口的設置顯著增強了伺服單元與其它控制設備間的互聯能力,從而,與CNC系統間的連接也變得簡單,只需1根電纜或光纜就可將數臺、甚至數十臺伺服單元與上位計算機連接為整個數控系統。也可通過串行接口與可編程控制器(PLC)的數控??橄嗔?。
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供稿:睿工業
文章來源;伺服與運動控制
點擊次數:  更新時間:2018-07-28
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