发展我国伺服驱动产业的探讨(上)

发展我国伺服驱动产业的探讨作为数控机床的重要功能部件，伺服驱动装置的特性一直是影响数控机床加工性能的重要指标。围绕伺服驱动装置的动态特性与静态特性的提高，近年来国内外发展了多种伺服驱动技术。可以预见，随着高速切削、超精密加工、网络制造等**技术的发展，具有网络接口的全数字交流伺服驱动系统、直线伺服系统及高速电主轴等成为机床行业的关注热点，并成为伺服驱动系统的发展方向。? ??? 伺服驱动技术经过了直流伺服装置、直流无刷伺服装置和交流永磁同步伺服驱动装置三个阶段。随着现代制造业规模化生产对加工设备提出了高速度、高精度、高效率的要求，交流永磁同步伺服驱动装置具有高响应、免维护（无炭刷、换向器等磨损元部件）、高可靠性等特点。它采用微处理技术、大功率高性能半导体功率器件技术、电机永磁材料制造工艺和具有较好的性能价格比，成为工业领域实现自动化的基础技术之一。 ??? 全数字化是未来伺服驱动技术发展的必然趋势。全数字化不仅包括伺服驱动内部控制的数字化，伺服驱动到数控系统接口的数字化，而且还应该包括测量单元数字化。因此伺服驱动单元内部三环的全数字化、现场总线连接接口、编码器到伺服驱动的数字化连接接口，是全数字化的重要标志。 ??? 随着微电子制造工艺的日益完善，采用新型高速微处理器，特别是数字信号处理器―DSP技术，使运算速度呈几何级数上升。伺服驱动内部的三环控制（位置环/速度环/电流环）数字化是保证伺服驱动高响应、高性能和高可靠性的重要前提。伺服驱动所有的控制运算，都可由其内部的DSP完成，达到了伺服环路高速实时控制的要求。一些产品还将电机控制的外围电路与DSP内核集成于一体，一些新的控制算法速度前馈、加速度前馈、低通滤波、凹陷滤波等得以实现。 ??? 伺服驱动传统的模拟量控制接口，容易受到外部信号干扰，传输距离短。我国目前伺服驱动装置上大量采用的脉冲式控制接口，也不是真正意义上的数字接口。这种接口受脉冲频率的限制，不能满足高速、高精控制的要求。而采用现场总线的数字化控制接口，是伺服驱动装置实现高速、高精控制的必要条件。因此，近年来外国公司纷纷推出各自的数字接口协议和标准，如日本发那科公司推出串行伺服总线（FSSB），德国西门子公司推出Profibus-DP总线，日本三菱推出CC-link总线，德国力施乐推出SERCOS总线。 ??? 全数字化已经延伸到测量单元接口的数字化。德国HEIDENHAIN将各种类型的编码器，如**、增量式和正余弦编码器的细分功能，都统一到EnDae2.2编码器连接协议中。细分过程在编码器内部完成，再通过数字接口和伺服驱动连接起来，这才是真正的全数字化。