伺服系統(tǒng)發(fā)展前景向好

　　2012年國內(nèi)伺服電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量約172萬臺，國內(nèi)需求市場規(guī)模達(dá)到了385萬臺。國內(nèi)伺服電機(jī)銷售規(guī)模達(dá)到60.39億元；2013年我國伺服電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量約206萬臺，需求量約444萬臺。國內(nèi)伺服電機(jī)銷售規(guī)模達(dá)到55.87億元；2014年，受益于機(jī)器人、物料搬運(yùn)設(shè)備、木工機(jī)械等OEM行業(yè)升溫持續(xù)，伺服市場增速大幅回升。我國伺服電機(jī)產(chǎn)銷量分別為255萬臺和535萬臺，市場規(guī)模約61.18億元；2015年，市場規(guī)模達(dá)到63.19億元。

　　目前，國外品牌占據(jù)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(chǎn)伺服品牌起步較晚，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)較大規(guī)模的伺服品牌20余家。

　　伺服系統(tǒng)發(fā)展趨勢

　　伺服系統(tǒng)方便、快速、靈活、準(zhǔn)確的驅(qū)動在機(jī)電設(shè)備中發(fā)揮了重要的作用，其發(fā)展與伺服電機(jī)的發(fā)展相輔相成，伺服驅(qū)動早在20世紀(jì)60年代以前，不是液壓的就是直接以驅(qū)動為主要特征的伺服電機(jī)，采取開環(huán)控制的方法來進(jìn)行位置控制。直流伺服電機(jī)則是在60―70年代出現(xiàn)并迅速發(fā)展起來的，其在工業(yè)等相關(guān)的領(lǐng)域有了空前的發(fā)展和推廣，其采用的開環(huán)控制方法也被閉環(huán)控制所取代。永磁式直流電機(jī)一直以來都在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中占主導(dǎo)作用，它沒有勵(lì)磁的耗損，很容易就能使電路得到控制，有較好的低速性能。自20世紀(jì)80年代開始，交流伺服驅(qū)動技術(shù)得到迅猛發(fā)展，與此同時(shí)，交流伺服系統(tǒng)的性能也在不斷地提高，相應(yīng)的伺服傳動裝置也在不斷的發(fā)展，經(jīng)歷了模擬式、數(shù)?；旌鲜胶腿珨?shù)字化過程。交流伺服在90年代得到了迅猛的發(fā)展，到了21世紀(jì)，其已經(jīng)成為工業(yè)自動化控制的上世紀(jì)90年代交流伺服成為取得突破性發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，交流伺服技術(shù)已成為工業(yè)自動化控制的主要使用技術(shù)?？傮w上來看，伺服系統(tǒng)可以往下面幾個(gè)方面發(fā)展。

　　1、交流化方面

　　由原來的DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成AC伺服系統(tǒng)。目前，AC伺服系統(tǒng)幾乎占據(jù)了國際市場，發(fā)達(dá)國家的AC伺服電機(jī)在所有產(chǎn)品中的占有率達(dá)到了80%以上，但是在國內(nèi)可以生產(chǎn)AC伺服系統(tǒng)的企業(yè)幾乎找不到。由此推斷，在不久的將來，除了少數(shù)微型電機(jī)領(lǐng)域以外的原來DC伺服電機(jī)占據(jù)的市場外，所有的市場將被AC伺服電機(jī)占有。

　　2、全數(shù)字化方面

　　以電子器件為主的伺服控制單元將被使用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(jī)的完全取代，進(jìn)而促進(jìn)伺服系統(tǒng)的全數(shù)字化。實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化，對實(shí)現(xiàn)軟件伺服控制十分有利，而使得現(xiàn)代控制理論的模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、人工智能、最優(yōu)控制等先進(jìn)算法能應(yīng)用于伺服系統(tǒng)。

　　3、小型化和微型化

　　目前，如功率場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣門極晶體管（IGBT）、晶體管（GTR）等大部分新型功率半導(dǎo)體器件被伺服控制系統(tǒng)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，系統(tǒng)的反映速度也有所加強(qiáng)，消除工作噪聲。尤其是開始使用智能控制功率模塊（Intelligent Power Modules，簡稱IPM）伺服控制系統(tǒng)，其將能耗制動、過溫、過壓、過流保護(hù)、輸入隔離及故障診斷等功能全都集成在了一個(gè)不是很大的模塊當(dāng)中。

　　4、高度集成化

　　新型的伺服系統(tǒng)將原有伺服系統(tǒng)劃分方法進(jìn)行了升級，利用單一的、集成且功能強(qiáng)大的控制單元控制系統(tǒng)。同一控制單元有相同功能的，其單元的性能可以通過軟件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)來改變。此外，還可以通過接口和外部設(shè)備位置或者力矩傳感器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來改變。使得設(shè)備本身自帶傳感器組成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。在集成化提高的同時(shí)，也明顯減少了整個(gè)控制系統(tǒng)的空間，使整個(gè)設(shè)備的安裝和調(diào)試簡單化。

　　5、智能化方面

　　目前所有工業(yè)控制設(shè)備發(fā)展的大趨勢就是智能化，而伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為一種高級的工業(yè)控制裝置也不可避免。智能型產(chǎn)品是如今最新的信息化伺服控制單元的設(shè)計(jì)形式。而所謂的智能則主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)功能上：首先，參數(shù)記憶的功能可以實(shí)現(xiàn)，通過人機(jī)對話，完成系統(tǒng)中所有參數(shù)的相關(guān)設(shè)計(jì)，利用軟件設(shè)置的方法進(jìn)行相應(yīng)的修改，存儲數(shù)據(jù)時(shí)通過保存伺服單元來實(shí)現(xiàn)。利用通信接口和上位計(jì)算機(jī)來修改相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)。其次，伺服驅(qū)動系統(tǒng)具有自診斷系統(tǒng)，可以進(jìn)行自身故障分析，將系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題原因和診斷結(jié)果實(shí)時(shí)反映到用戶的界面，便于工作人員對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和及時(shí)維護(hù)。最后，某些伺服系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了參數(shù)自整定的程序。與此同時(shí)，為了使得系統(tǒng)性能穩(wěn)定，必須要對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，耗費(fèi)大量人力、物力。伺服單元帶有自整定功能的可以在試運(yùn)行的過程中，對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行自動整定，使設(shè)備達(dá)到最優(yōu)化的程度，這也是伺服系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，對用戶提供新型服務(wù)。

　　6、高抗干擾性

　　伺服系統(tǒng)有兩方面的抗干擾能力，其中一方面是對于周邊設(shè)備，伺服系統(tǒng)沒有干擾；另一方面是伺服系統(tǒng)不被周邊設(shè)備所干擾。從干擾介質(zhì)上分類干擾為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾等。解決辦法也應(yīng)該從干擾源上分析來著手解決，防止干擾的常用方法有：加超導(dǎo)磁環(huán)、隔離、濾波器、屏蔽等。有專家提出了一種消除干擾脈沖和因電機(jī)軸抖動而產(chǎn)生的誤碼脈沖的算法，將此算法應(yīng)用于實(shí)際的交流伺服控制系統(tǒng)中，結(jié)果顯示在編碼器分辨率不變的前提下，系統(tǒng)的檢測精度得到極大提高。

　　7、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化

　　在國外，工廠自動化（Factory Automation，F(xiàn)A）工程技術(shù)在飛速發(fā)展，并且顯示發(fā)展勢頭非常旺盛。它以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的，為適應(yīng)工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢，專用的局域網(wǎng)接口和標(biāo)準(zhǔn)如RS-232C或RS-422等串行通信接口在新型的伺服系統(tǒng)中都有配置。設(shè)置這些接口使伺服單元同其他控制設(shè)備之間相互聯(lián)接的能力明顯的增強(qiáng)了，進(jìn)而也更容易與CNC控制系統(tǒng)相連接了，想要把幾臺甚至是數(shù)十臺的伺服單元與上位計(jì)算機(jī)連接組合成一個(gè)大的數(shù)控系統(tǒng)，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，連接可編程控制器（PLC）的數(shù)控模塊。

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