伺服，如何在困局中突圍-上海會(huì)通自動(dòng)化科技發(fā)展有限公司總經(jīng)理蘇崇德論伺服發(fā)展

蘇崇德：松下伺服全球最大代理——上海會(huì)通自動(dòng)化科技發(fā)展有限公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理；從事工控行業(yè)40余年，對(duì)中國(guó)伺服市場(chǎng)發(fā)展起著巨大推動(dòng)作用，對(duì)伺服行業(yè)有著非常深刻而獨(dú)到的見(jiàn)解。本文由蘇崇德先生本人親自撰寫(xiě)。

今后伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向:

從伺服系統(tǒng)的三大部件：伺服電機(jī)、編碼器、驅(qū)動(dòng)器的各自發(fā)展來(lái)看，交流伺服電機(jī)還會(huì)是主流。電機(jī)本身將向高性能、高功率密度的方向發(fā)展。在相同功率輸出的條件下，電機(jī)本身的體積將會(huì)越來(lái)越小。如1.5KW以下的小功率AC伺服電機(jī)的體積現(xiàn)已只有原先傳統(tǒng)的三相感應(yīng)電機(jī)的1/10左右。這主要得益于電機(jī)制造技術(shù)本身的不斷提高。如：高性能的磁性材料的采用，定子分割法工藝的集中繞組高密度繞線(xiàn)的采用，定子疊片的粘結(jié)工藝的采用。磁路的不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)和熱解析技術(shù)的應(yīng)用使得電機(jī)的冷卻性能也得到了不斷提高。

與此同時(shí)，由于各種行業(yè)的特殊需求，伺服電機(jī)也會(huì)從通用的FA行業(yè)轉(zhuǎn)向差異化，定向設(shè)計(jì)的道路。如免維修、無(wú)塵、防爆、無(wú)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)超高或超低額定轉(zhuǎn)速微小型化，電機(jī)內(nèi)部直接裝有制動(dòng)器、減速機(jī)、滾珠絲杠、聯(lián)軸節(jié)、轉(zhuǎn)矩溫度傳感器，編碼器甚至驅(qū)動(dòng)控制器的 ALL IN ONE一體化的伺服功能部件。

   事實(shí)上，在傳統(tǒng)的FA行業(yè)以外，特別是在家電、汽車(chē)電子、紡織、航空電子、機(jī)械等行業(yè)，各種直流無(wú)刷伺服電機(jī)已經(jīng)得到了廣泛和大量的應(yīng)用。傳統(tǒng)意義上的帶換向器的直流伺服電機(jī)正在被這種直流無(wú)刷的伺服電機(jī)所取代。尤其在微小功率的應(yīng)用范圍，它有無(wú)可替代的低成本、小體積、高可靠性（通常無(wú)需光電編碼器反饋），可干電池供電等優(yōu)越性。所以其實(shí)際使用數(shù)量將是非常可觀的。

   對(duì)于反饋的編碼器部件來(lái)說(shuō)，其發(fā)展主要還在于小型化、低成本、高分辨率、 高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化、高響應(yīng)、省接線(xiàn)、絕對(duì)值編碼等方向。從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，為了降低成本，日系的主流伺服電機(jī)所用編碼器都已從整體式變?yōu)榉蛛x式。為了提高分離式編碼器的可靠性，從安裝方式上作了改進(jìn)，已溶入電機(jī)的后軸承支承座的一體化設(shè)計(jì)。由于正弦波內(nèi)插技術(shù)的采用，分辨率得到了很大的提高，從早期的210已發(fā)展到224—228 /每轉(zhuǎn)。這對(duì)于提高伺服電機(jī)的低速控制的穩(wěn)定性 減少低速脈動(dòng)有很大幫助。但對(duì)于提高位置控制的精度沒(méi)有直接效果。當(dāng)然也有采用類(lèi)似于螺距補(bǔ)償一樣的軟件補(bǔ)償，可以提高單圈的物理分辨率，從而實(shí)際提高定位控制的精度。這在分度轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)器人控制的使用中，可得到有效作用。也正是由于內(nèi)插接技術(shù)的應(yīng)用，使得旋轉(zhuǎn)編碼器也將會(huì)在嚴(yán)酷環(huán)境中的高精度伺服控制中得到更廣泛的應(yīng)用�，F(xiàn)在已有224/每轉(zhuǎn)分辨率的旋轉(zhuǎn)編碼器在伺服電機(jī)上的使用情況。編碼器目前的串行通訊省線(xiàn)制的方式，其通訊頻率還只能限于10M以下。隨著伺服控制的高分辨率、高精度、高響應(yīng)的要求日益增強(qiáng)，編碼器通訊頻率的提高也將會(huì)是一個(gè)主要方向。

      最后，對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)控制器來(lái)說(shuō)，其發(fā)展方向借助于IT產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有更令人耳目一新的感覺(jué)。看一下如今的手機(jī)照相機(jī)等，其豐富多彩的各種功能不難想象有很多功能都是可以借鑒和移植到伺服驅(qū)動(dòng)控制器上來(lái)的。

現(xiàn)在已有國(guó)內(nèi)的企業(yè)將WIFI的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)用到了伺服控制的參數(shù)寫(xiě)入 調(diào)整運(yùn)行的監(jiān)控等方面。USB的通訊技術(shù)觸摸屏顯示控制技術(shù)，現(xiàn)已經(jīng)得到了應(yīng)用。針對(duì)下一代的伺服驅(qū)動(dòng)器的研發(fā)，已有不少企業(yè)正在考慮采用新一代手機(jī)所用的CPU和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)技術(shù)。大家都知道的傻瓜照相機(jī)技術(shù)，利用它外行人也能拍出很漂亮的照片。那么相信下一代的伺服驅(qū)動(dòng)器一定也會(huì)帶有這種一鍵自整定的功能，伺服的應(yīng)用會(huì)變得越來(lái)越普及。因?yàn)槠湔{(diào)整調(diào)試非常方便。若客戶(hù)實(shí)在搞不定，就可以通過(guò)WIFI 讓生產(chǎn)廠(chǎng)家的售后服務(wù)人員遙控診斷并解決。

從交流伺服電機(jī)的矢量控制技術(shù)本身來(lái)說(shuō)已日趨完善普及。從實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的角度來(lái)看，它只是需要實(shí)時(shí)響應(yīng)處理的一個(gè)功能模塊。由于控制器的多功能、智能化要求，大量的信號(hào)處理，適應(yīng)控制需要的各種數(shù)學(xué)模型的建立與運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)通訊等各個(gè)功能模塊將會(huì)在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度和管理下得到正確可靠的運(yùn)行。

    因此，下一代的伺服驅(qū)動(dòng)控制器將會(huì)是一個(gè)集各種現(xiàn)代控制技術(shù)之大成的結(jié)晶，而并非是傳統(tǒng)意義上的功率放大器。

面對(duì)2012年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的嚴(yán)峻局面，國(guó)內(nèi)的伺服生產(chǎn)廠(chǎng)將如何應(yīng)對(duì)？

首先要搞清楚，在市場(chǎng)需求總量下降的相同條件下，國(guó)產(chǎn)伺服要比日系 臺(tái)系的下降比例高的多的原因何在？

   由于這兩年，各高校從理論上以及各CPU 、DSP 生產(chǎn)廠(chǎng)為了自己的芯片銷(xiāo)售，對(duì)交流矢量控制的普及作了很多實(shí)際工作，因此國(guó)產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)器的生產(chǎn)廠(chǎng)的數(shù)量有了很大的增長(zhǎng)，很類(lèi)似于10年前步進(jìn)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)增長(zhǎng)的勢(shì)頭。