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伺服係統發展前景 - 專業生產鏜銑床龍門 精密數控鏜床 數控加工中心

發布日期:2018-12-10 作者: 點擊:

  伺服係統發展前景向好

  2012年國內伺服電機生產企業產量約172萬台,國內需求市場規模達到了385萬台。國內伺服電機銷售規模達到60.39億元;2013年我國伺服電機生產企業產量約206萬台,需求量約444萬台。國內伺服電機銷售規模達到55.87億元;2014年,受益於機器人、物料搬運設備、木工機械等OEM行業升溫持續,伺服市場增速大幅回升。我國伺服電機產銷量分別為255萬台和535萬台,市場規模約61.18億元;2015年,市場規模達到63.19億元。

  目前,國外品牌占據了中國交流伺服市場近90%的市場份額,他們來自日本和歐美。

  相比之下,國產伺服品牌起步較晚,據不完全統計,國內較大規模的伺服品牌20餘家。

  伺服係統發展趨勢

  伺服係統方便、快速、靈活、準確的驅動在機電設備中發揮了重要的作用,其發展與伺服電機的發展相輔相成,伺服驅動早在20世紀60年代以前,不是液壓的就是直接以驅動為主要特征的伺服電機,采取開環控製的方法來進行位置控製。直流伺服電機則是在60―70年代出現並迅速發展起來的,其在工業等相關的領域有了空前的發展和推廣,其采用的開環控製方法也被閉環控製所取代。永磁式直流電機一直以來都在數控機床應用中占主導作用,它沒有勵磁的耗損,很容易就能使電路得到控製,有較好的低速性能。自20世紀80年代開始,交流伺服驅動技術得到迅猛發展,與此同時,交流伺服係統的性能也在不斷地提高,相應的伺服傳動裝置也在不斷的發展,經曆了模擬式、數模混合式和全數字化過程。交流伺服在90年代得到了迅猛的發展,到了21世紀,其已經成為工業自動化控製的上世紀90年代交流伺服成為取得突破性發展。進入21世紀,交流伺服技術已成為工業自動化控製的主要使用技術。總體上來看,伺服係統可以往下麵幾個方麵發展。

  1、交流化方麵

  由原來的DC伺服係統轉化成AC伺服係統。目前,AC伺服係統幾乎占據了國際市場,發達國家的AC伺服電機在所有產品中的占有率達到了80%以上,但是在國內可以生產AC伺服係統的企業幾乎找不到。由此推斷,在不久的將來,除了少數微型電機領域以外的原來DC伺服電機占據的市場外,所有的市場將被AC伺服電機占有。

  2、全數字化方麵

  以電子器件為主的伺服控製單元將被使用新型高速微處理器和專用數字信號處理機的完全取代,進而促進伺服係統的全數字化。實現完全數字化,對實現軟件伺服控製十分有利,而使得現代控製理論的模糊控製、神經元網絡、人工智能、最優控製等先進算法能應用於伺服係統。

  3、小型化和微型化

  目前,如功率場效應管(MOSFET)、絕緣門極晶體管(IGBT)、晶體管(GTR)等大部分新型功率半導體器件被伺服控製係統采用。通過這些器件的利用,使伺服單元輸出回路的功耗有所下降,係統的反映速度也有所加強,消除工作噪聲。尤其是開始使用智能控製功率模塊(Intelligent Power Modules,簡稱IPM)伺服控製係統,其將能耗製動、過溫、過壓、過流保護、輸入隔離及故障診斷等功能全都集成在了一個不是很大的模塊當中。

  4、高度集成化

  新型的伺服係統將原有伺服係統劃分方法進行了升級,利用單一的、集成且功能強大的控製單元控製係統。同一控製單元有相同功能的,其單元的性能可以通過軟件設置係統參數來改變。此外,還可以通過接口和外部設備位置或者力矩傳感器組成的閉環控製係統來改變。使得設備本身自帶傳感器組成半閉環控製係統。在集成化提高的同時,也明顯減少了整個控製係統的空間,使整個設備的安裝和調試簡單化。

  5、智能化方麵

  目前所有工業控製設備發展的大趨勢就是智能化,而伺服驅動係統作為一種高級的工業控製裝置也不可避免。智能型產品是如今最新的信息化伺服控製單元的設計形式。而所謂的智能則主要體現在下麵幾個功能上:首先,參數記憶的功能可以實現,通過人機對話,完成係統中所有參數的相關設計,利用軟件設置的方法進行相應的修改,存儲數據時通過保存伺服單元來實現。利用通信接口和上位計算機來修改相關運行數據參數。其次,伺服驅動係統具有自診斷係統,可以進行自身故障分析,將係統運行中出現的問題原因和診斷結果實時反映到用戶的界麵,便於工作人員對係統進行監控和及時維護。最後,某些伺服係統還設計了參數自整定的程序。與此同時,為了使得係統性能穩定,必須要對係統參數進行閉環調節,耗費大量人力、物力。伺服單元帶有自整定功能的可以在試運行的過程中,對係統內部參數進行自動整定,使設備達到最優化的程度,這也是伺服係統未來的發展方向,對用戶提供新型服務。

  6、高抗幹擾性

  伺服係統有兩方麵的抗幹擾能力,其中一方麵是對於周邊設備,伺服係統沒有幹擾;另一方麵是伺服係統不被周邊設備所幹擾。從幹擾介質上分類幹擾為傳導幹擾和輻射幹擾等。解決辦法也應該從幹擾源上分析來著手解決,防止幹擾的常用方法有:加超導磁環、隔離、濾波器、屏蔽等。有專家提出了一種消除幹擾脈衝和因電機軸抖動而產生的誤碼脈衝的算法,將此算法應用於實際的交流伺服控製係統中,結果顯示在編碼器分辨率不變的前提下,係統的檢測精度得到極大提高。

  7、模塊化和網絡化

  在國外,工廠自動化(Factory Automation,FA)工程技術在飛速發展,並且顯示發展勢頭非常旺盛。它以工業局域網技術為基礎的,為適應工業局域網技術發展趨勢,專用的局域網接口和標準如RS-232C或RS-422等串行通信接口在新型的伺服係統中都有配置。設置這些接口使伺服單元同其他控製設備之間相互聯接的能力明顯的增強了,進而也更容易與CNC控製係統相連接了,想要把幾台甚至是數十台的伺服單元與上位計算機連接組合成一個大的數控係統,僅僅用一根光纜或者是電纜就可以做到。此外,還可通過串行接口,連接可編程控製器(PLC)的數控模塊。

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