肇慶市-西門子代理商-PLC伺服電機驅動變頻器代理

在20世紀60年代，Zui早是直流電機作為主要執行部件，到20世紀70年代以后，交流伺服電機性價比不斷提高，逐漸取代直流電機成為伺服系統的主導執行電機。控制器的功能是完成伺服系統的閉環控制，包括力矩、速度和位置等的控制。通常說的伺服驅動器已經包括了控制器的基本功能和功率放大部分。雖然采用功率步進電機直接驅動的開環伺服系統曾經在20世紀90年代的所謂經濟型數控領域獲得廣泛使用，但是其迅速被交流伺服所取代。進入21世紀，交流伺服系統越來越成熟，市場呈現快速、多元化發展趨勢，國內外眾多品牌進入市場競爭中。目前，交流伺服技術已成為工業自動化的支撐性技術之一。

在交流伺服系統中，電機的類型有永磁同步交流伺服電機（PMSM）和感應異步交流伺服電機（IM）。其中，永磁同步電機具備十分優良的低速性能，可以實現弱磁高速控制，調速范圍寬廣，動態特性和效率都很高，已經成為伺服系統的主流之選。而異步伺服電機雖然結構堅固、制造簡單、價格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率場合得到重視。例如，西門子的伺服電機在功率為30kW以下多采用永磁同步電機1FK、1FT系列，而功率在30kW以上多采用1PH異步電機。

目前，國外品牌電機占據了中國交流伺服市場85%左右的份額，它們主要來自日本、德國和美國，日本品牌有安川、發那科（Fanuc）、三菱、松下、三洋、富士等，美國品牌有羅克韋爾（RockwellAutomation）、丹納赫（Danaher）、派克（Parker）等，德國品牌有西門子（Siemens）、博世力士樂（Bosch Rexroth），另外還有法國品牌施耐德（Schneider）等。

中國國內的品牌主要有和利時電機、華中數控、廣數、蘭州電機等，其中和利時電機面向整個自動化產業機械市場提供步進、無刷、伺服等系列產品，在技術上和品牌上有一定優勢；華中數控、廣數和蘭州電機等主要集中在數控機床行業，伴隨著近幾年數控行業的大發展，它們的出貨量也保持了快速增長，積累了相對較強的實力。國產品牌產品功率范圍多在5kW以內，技術路線上與日系產品接近，目前總市場占有率在10%左右。

交流伺服的行業應用

現代交流伺服系統Zui早被應用到導航和軍事領域，比如火炮、雷達控制，后來逐漸進入到工業領域和民用領域。工業應用主要包括高精度數控機床、機器人和其他廣義的數控機械，比如紡織機械、印刷機械、包裝機械、醫療設備、汽車制造、冶金機械、自動化流水線、各種專用設備等。

在數控機床中使用永磁無刷伺服電機代替步進電機做進給已經成為標準，部分高端產品開始采用永磁交流直線伺服系統。在主軸傳動中采用高速永磁交流伺服取代異步變頻驅動來提高效率和速度也成為熱點。

20世紀90年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，高速電主軸單元轉速為30000～100000r/min。工作臺的進給速度在分辨率為1μm時達到100m/min，甚至200m/min以上；在分辨率為0.1μs時，在24m/min以上。當今數控機床突出高速、高精、高動態、高剛性的特點，對位置系統的要求包括定位速度和輪廓切削進給速度、定位精度和輪廓切削精度、精加工的表面粗糙度和在外界干擾下的穩定性。這些要求的滿足主要取決于伺服系統的靜態、動態特性。數控系統由計算機數字控制（CNC）、伺服驅動器（SD）、永磁同步伺服電機（SM）及位置（速度）傳感器（S）等組成。CNC用來存儲零件加工程序，進行各種插補運算和軟件實時控制，向各坐標軸的伺服驅動系統發出各種控制命令。如西門子的Sinumerik系列數控系統，可以實現復雜的加工任務。SD和SM接收到CNC的控制命令后，快速平滑地調節運動速度并地進行位置控制，西門子的Sinumerik與驅動器Simodrive611或者是Sinamics S120一起構成全數字化的系統，具有革新的系統結構、更高的控制品質、更高的系統分辨率以及更短的采樣時間，確保了yiliu的工件質量。

在機器人領域，無刷永磁伺服系統得到大量應用。工業機器人擁有多個自由度，每臺工業機器人需要的電機數量在10臺以上。國際上工業機器人采用的伺服系統屬專用系統，其特點是多軸合一、模塊化、特殊的散熱結構、特殊的控制方式，并且對可靠性要求極高。國際機器人巨頭都有自己的專屬伺服系統配套，比如安川、松下和ABB。工業機器人要求伺服電機作為機器人的手臂和腰、腿的驅動執行元件，要求其體積小、重量輕且能產生大轉矩。又由于工業機器人有不同的運動姿態，伺服電機軸上慣量和力矩將發生很大變化，因此，對適應性有更高要求。

紡織行業當前應用伺服的比例很低，但卻是未來交流伺服大批量應用的重要行業之一。從20世紀90年代初期至今，紡織行業的技術進步主要是依靠變頻化、PLC化，只有少量紡織機械采用高檔伺服技術用于提高精度和效率。目前已有高檔梳棉機、帶自調勻整的并條機、新型粗紗機、數控細紗機、分條整經機、漿紗機、印花機等設備應用了交流伺服系統。無梭織機上已經開始采用帶交流伺服的電子送經和電子卷取設備，印染設備上也要用到伺服系統。這些設備每年的伺服用量為20000～30000套，且幾乎全部是進口產品，如Lenze、Danaher、西門子和Baumuller，還有三菱和松下等。如西門子Simotion D系統借助其標準化的同步、恒張力控制程序在漿紗機、定型機上有很多成功的應用。

無軸（電子軸）傳動技術在印刷機上應用，也是目前全球印刷企業和機械制造商的焦點。無軸傳動就是用多個單獨的伺服電機取代傳統的機械傳動鏈，伺服驅動器之間依靠高速現場總線進行聯系，通過軟件保證各伺服軸與內部的虛擬電子軸嚴格同步。無軸傳動技術為印刷機的生產制造和為印刷業服務革命帶來了zuijia解決方案，目前歐洲50%的凹印機采用了無軸技術，日本也有30%以上采用。其他采用無軸傳動的機械包括卷筒紙印刷機、柔印機、上光機、燙金機、模切機等各類印刷設備。這一領域Zuidingji的伺服控制解決方案提供商是來自德國的博世力士樂、西門子、倫茨以及日本的住友和奧地利的貝加萊。例如，國內某家印刷包裝設備有限公司生產的衛星式柔版印刷機（柔版印刷工藝流程如圖所示）采用了西門子的Simotion D控制系統。在該項目中，伺服軸的數目超過90個，借助于幾個Simotion D控制器，控制器與控制器之間進行Profinet方式的通信，以實現分布式的同步。

柔版印刷工藝流程

包裝設備上，采用伺服控制可以提高單位時間的產量、提高資源利用率、增加品種適應性和提高產品質量，因此，交流伺服在包裝機械上的廣泛使用只是時間問題。采用數字伺服技術的電子齒輪和電子凸輪將代替傳統機械部件；隨著價格的下降，成本也逐漸接近純機械的方案。

歐洲Elau公司專門針對包裝機械設計開發數字伺服和運動控制解決方案，在大型連續包裝設備方面居于lingxian地位，而我國尚沒有出現如此專業的解決方案提供商。

汽車行業，伺服系統的應用也日益廣泛，如沖壓、儀表板生產線都采用了伺服控制系統。有些儀表板生產線上利用西門子S7-300 PLC及位控模塊FM357、伺服驅動模塊Simodrive611A、伺服電機1FK6構成的控制系統，實現了對發炮機以及轉盤線等系統的控制。在沖壓生產線上使用西門子的運動控制器Simotion P系統，實現了對抓、送料機械手的控制。

另外，如橡膠、連續物料加工、造紙等眾多行業都有多處用到伺服控制系統。可以說，隨著伺服系統成本的下降以及工業生產需求的不斷提升，交流伺服系統的市場范圍會不斷擴大。