1.1.交流伺服系統。
1.1.1 概念。
交流伺服系統包括基於非同步電動機的交流伺服系統和基於同步電動機的交流伺服系統。 伺服來自英文單詞servo，指的是系統按照外部指令執行所需的運動，包括位置、速度和力矩。 伺服系統的發展經歷了從液壓、氣動到電氣的過程，電氣伺服系統包括伺服電機、反饋裝置和控制器。 20世紀60年代，第一台直流電機被用作主要執行部件，70年代以後，交流伺服電機的價效比不斷提高，逐漸取代直流電機成為伺服系統中佔主導地位的執行電機。 控制器的作用是完成伺服系統的閉環控制，包括扭矩、速度和位置等。 我們通常所說的伺服驅動器已經包括控制器和功率放大部分的基本功能。 雖然由功率步進電機直接驅動的開環伺服系統在90年代曾經廣泛應用於所謂的經濟型CNC領域，但它們很快就被交流伺服所取代。 進入21世紀，交流伺服系統日趨成熟，市場呈現快速多元化和發展態勢，國內外眾多品牌紛紛進入市場競爭。 交流伺服技術已成為工業自動化的配套技術之一。
在交流伺服系統中，電機的種類包括永磁同步交流伺服電機（PMSM）和感應非同步交流伺服電機（IM），其中，永磁同步電機具有非常好的低速效能，可實現弱場和高速控制，調速範圍寬，動態特性和效率高，已成為伺服系統的主流選擇。 非同步伺服電機雖然結構堅固，製造簡單，成本低，但在特性和效率上存在差距，只有在大功率場合才有價值。
1.1.2 分類。
交流伺服電機根據電機工作原理的不同可分為永磁同步電機、永磁無刷直流電機、感應（或非同步）電機和磁阻同步電機。 這些電機具有與三相繞組相同的定子結構。
感應式交流伺服電機，其轉子電流是由滑移電位產生的，並與磁場相互作用產生轉矩，其主要優點是無刷、結構堅固、成本低、免維護、環保要求低，其主磁一般勵磁電流產生，很容易實現弱磁場控制，高速可達到額定轉速的4-5倍; 缺點是需要勵磁電流，內部功率因數低，效率低，轉子散熱困難，伺服驅動能力要求高，電機的電磁關係複雜，難以實現電機磁通量和轉矩的控制，電機非線性引數的變化影響控制精度， 並且必須確定引數才能達到更好的控制效果。
永磁同步交流伺服電機，氣隙磁場由稀土永磁體產生，通過調節電樞電流實現轉矩控制，轉矩控制比感應電機簡單，可達到較高的控制精度; 轉子無銅損、鐵損、效率高、內功率因數高，還具有無刷免維護、體積小、慣量小、速度快等特點; 控制需要軸位置感測器，以識別氣隙磁場的位置; **比感應電機貴。
無刷直流伺服電機的結構與永磁同步伺服電機相同，借助較簡單的位置感測器（如霍爾磁敏開關）的訊號來控制電樞繞組的換向，控制最簡單; 由於每個繞組的換向需要一組電源開關電路，電樞繞組的數量通常只採用三相，相當於乙個直流電機只有三個換向器片，因此電機在執行過程中的脈動轉矩較大，導致轉速的脈動，需要採用轉速閉環以較低的速度執行， 而電機的氣隙磁通量是方波分布，可以降低電動機構造成的成本。有時，很難區分無刷直流伺服系統和同步交流伺服系統，但實際上兩者的控制效能卻大不相同。
磁阻同步電機，使用較少，略有。
1.1.3 績效指標。
交流伺服系統的效能指標可以從調速範圍、定位精度、穩速精度、動態響應和執行穩定性等方面進行衡量。 低檔伺服系統的調速範圍在1：1000以上，一般為1：5000 1：10000，高效能可達1：100000以上; 定位精度一般要達到1個脈衝，穩速精度，特別是在低速時，如給定1rpm，一般為0在1rpm以內，高效能可以達到001rpm以內; 在動態響應方面，通常測量的指標是系統的最高響應頻率，即給定最高頻率的正弦速度指令，系統輸出速度波形的相位滯後不大於90°或幅度不小於50%。 進口三菱伺服電機MR J3系列的響應頻率高達900Hz，而國內主流產品的響應頻率為200 500Hz。 在執行穩定性方面，主要是指系統在電壓波動、負載波動、電機引數變化、上控制器輸出特性變化、電磁干擾等特殊執行條件下保持穩定執行並保證某些效能指標的能力。 在這方面，國內產品，包括一些台灣產品，與世界先進水平有很大的差距。
1.1.4 控制方法。
在控制策略方面，基於電機穩態數學模型的電壓頻率控制方法和開環磁鏈軌跡控制方法難以獲得良好的伺服特性，而基於永磁電機動態解耦數學模型的向量控制方法得到廣泛應用，是現代伺服系統的核心控制方法。 為了進一步提高控制特性和穩定性，人們提出了反饋線性化控制、滑模變結構控制、自適應控制等理論，以及不依賴數學模型的模糊控制和神經網路控制方法，但大多是在向量控制的基礎上應用的。 此外，高效能伺服控制必須依靠高精度的轉子位置反饋，一直希望消除這一環節，開發無感測器控制技術。 到目前為止，在商品化產品中，採用無位置感測器技術只能達到1：100左右的速比，可用於一些對位置和速度精度要求不高的低檔伺服控制場合，如單純追求快速啟停和制動的縫紉機伺服控制， 而這項技術的高效能還有很長的路要走。
1.1.5 發展現狀。
貝加萊（B&R）的工業自動化CoposMulti驅動系統採用模組化、可擴充套件的結構，每個軸模組提供1至2個伺服軸，並整合了乙個24VDC輔助電源模組，為驅動器、控制器和外圍裝置提供直流母線的鏈路，以實現開路、短路和過載保護。 其他特點包括通過空氣、油或水冷卻的模組化設計，通過能量再生系統確保環境安全。 在中國，我們還沒有看到製造商進行類似的模組化設計，並將機器安全的概念整合到產品中。
艾默生控制技術公司展出了UniDrive等交流和直流執行器產品。 UniDrive 驅動器的功率範圍為 055 675kw，不同的控制軟體可以驅動非同步電動機、永磁同步伺服電動機和無刷直流電動機。 額定輸出功率為025 臺 11kW Varmeca 整合式變速電機和變速驅動器 （VSD） 提供閉環向量和分布式 （Proxdrive） 版本。 值得注意的是，VSD系統（ATEX）適用於潛在爆炸性氣體。 而額定輸出功率為 0據說 55 400 kW FLSD 驅動器能夠在 B 類或 C 區 1 類 2 類氣體中執行。 相應地，國內伺服驅動器廠家的產品功率範圍大多在10kw以下，沒有商用產品的特殊防護等級，這是國內外較大的差距，也是未來國內伺服廠商差異化競爭的方向。
羅克韋爾自動化展出PowerFlex驅動技術。 PowerFlex 的路線圖顯示，將於 2006-07 年推出的公共工業協議 （CIP） 運動應用協議有望無縫同步在同一系統中執行的多軸伺服和變頻驅動器。 在適用於運動控制的工業協議方面，我們還看到了倍福的 EtherCAT、貝加萊的 PowerLink、Danaher 旗下 Mei 開發的 SynqNet、西門子的 Profinet 以及已發展為 Sercos 的著名 Sercos。 這些通訊協議提供了對多個軸進行實時同步控制的可能性，並且還整合到一些高階伺服驅動器中。 在國內，即使是CAN等低端匯流排也還沒有成為伺服驅動器的標準配置，使用高效能實時現場匯流排的商用驅動器還沒有出現。 一方面是因為我們的舵機的基本效能還沒有達到相應的水平，另一方面也是因為市場還沒有發展到這個程度。 幸運的是，我們看到一些單位進行了有益的研發實踐，一方面消化國外先進技術，另一方面試圖推出自己的匯流排標準。 和利時汽車預計將在其下一代伺服產品中整合各種可選通訊模組，包括CAN、USB、Fireware和Sercos，以及和利時汽車和北航航空聯合開發的CANSMC（多軸同步運動控制匯流排），基於藍芽無線通訊的模組也在開發中。 中科院瀋陽高階數控研發中心等個別單位也開發了自己的運動控制匯流排協議。
施耐德電氣的 Lexium 05 伺服控制器具有與 VFD 逆變器相同的外形尺寸，適用於低成本應用。 事實上，利用逆變器的量產能力推出低端舵機，已經成為一些廠商的競爭手段。 該公司的 Berger Lahr 品牌在其展台隨處可見。 其智慧型整合電機和控制器產品（ICLA）提供三種電機版本：步進電機、交流伺服電機和三相無刷直流電機。 ICLA（“整合、閉環、執行器”的首字母縮寫）將電機、位置控制、電力電子和反饋組合在乙個緊湊的單元中。 這種整合設計的理念在美國的 Animatics 等公司中也很明顯，德國的 AMK 也有類似的產品。 這是一款真正的機電一體化產品，為設計人員帶來了一系列工程挑戰，包括電磁相容性、熱控制、元件小型化、特殊結構設計等。 在中國，沒有製造商推出具有自主智財權的產品。
高效能伺服電機，整合了 Baumüller 行星齒輪系，效率高達 98%，噪音低; 直驅高扭矩伺服電機，輸出扭矩為13500Nm，轉速為100 300 rpm。 在中國，我們看到和利時電機公司在其Dolphin系列低壓無刷伺服電機系列中提供了類似產品整合行星齒輪減速機，深圳步進也聲稱能夠提供帶減速機的步進伺服電機。 在直驅力矩電機市場，成都精密電機廠可以提供定製的電機部件，但客戶需要安裝額外的反饋裝置和第三方驅動器。
安川電機歐洲公司（YEE）展出了廣受歡迎的通用Sigma型伺服電機。 YEE的其他發展包括額定功率為05 5kw防爆和符合ATEX標準的交流伺服電機。 安川電機的另一項開發是輸出功率高達 500 kW 的大功率伺服電機。 該項目的商業化預計將於2007年完成。 由此，我們可以看到國際製造商專業化和開發大型舵機的趨勢。
1.2.西門子交流伺服系統。
SINAMICS 是西門子的核心驅動產品，可與不同的 SIMATIC 控制器組合，實現不同場景下的運動控制。 根據不同的應用場景，運動控制系統可分為基礎運動控制、中檔運動控制和高階運動控制。 其中，基本運動控制主要使用 SIMATIC S7-200 Smart PLC 或 SIMATIC S7-1200 PLC 脈衝序列、RS485 通訊或 PROFINET 通訊連線到 SINAMICS 驅動器進行調速和定位。 中檔運動控制主要使用 SIMATIC S7-1500 PLC 通過 Profinet 通訊連線到 SIMAMICS 驅動器，以實現速度調節、定位和相對同步控制。 高階運動控制主要使用 SIMATIC S7-1500T 或 SIMOTION 控制器，通過 Profinet 通訊連線到 SINAMICS 驅動器，以實現速度調節、定位、相對同步、絕對同步、凸輪同步和運動控制。
SINAMICS 變頻器包括 SINAMICS 變頻器和 SINAMICS 伺服驅動器，其中 SINAMICS 伺服驅動器產品包括 SINAMICS V90 伺服驅動器、SinamiCs S210 伺服驅動器和 S120 伺服驅動器。
SINAMICS V90 伺服驅動器是一種單軸交流伺服驅動器產品，需要與 SIMOTICS 1FL6 伺服電機配合使用，形成整個伺服系統，廣泛應用於各個行業。
SinamiCs S210伺服驅動器也是一種單軸交流伺服產品（可用於單相和三相動力伺服驅動器），需要與1FK2電機（提供緊湊型和高動態伺服版本）一起使用。 專為高動態、高效能的運動場景而設計。
SIMOTICS S120 伺服驅動器提供單軸和共直流母線多軸產品，可與 SIMOTICS 1FK7 或 1FT7 系列配合使用，以滿足高效能多軸要求，同時支援伺服器內的 DCC 程式設計，以便快速實施使用者特定的驅動解決方案。
Sinamics 產品系列。
1.3.西門子小型伺服系統。
SINAMICS V90 伺服驅動系統是西門子用於基本應用的小型伺服驅動系統，由乙個 SINAMICS V90 伺服驅動器、乙個 SIMOTICS 1FL6 伺服電機和一根功率範圍為 0 的 Motion-Connect 300 連線電纜組成05~7kw。
根據伺服驅動器控制方式的不同，SINAMICS V90 伺服驅動器可分為脈衝式（PTI 整合脈衝串輸入、模擬、RS485 通訊）和匯流排式（PN），根據驅動器的電源等級不同，可分為交流 220V（包括單相交流 220V 和三相交流 220V）和三相交流 400V
200-240v
400v
PTI 版本。
PN版本。 
驅動程式總數列表。
根據伺服電機慣量的不同，SIMOTICS 1FL6伺服電機可分為低慣量伺服電機和高慣量伺服電機，根據電機編碼器型別不同，可分為增量式編碼器和絕對式編碼器; 根據有沒有制動器，可分為兩種伺服電機：帶制動器和不帶制動器; 根據有沒有鑰匙，可分為帶鑰匙和無鑰匙的舵機。
高慣性 1fl6
低慣量 1fl6
根據連線電纜功能的不同，運動連線300連線電纜分為電機電力電纜、電機編碼器電纜和電機制動電纜; 根據編碼器的不同，可分為增量式編碼器電纜和絕對式編碼器電纜; 根據慣量的不同，可分為低慣量伺服連線電纜和高慣量伺服連線電纜，從形狀上也可以區分。
對於軸高為 50 的 SIMOTICS 1FL6 低慣量伺服電機，Motion-Connect 300 是金屬頭和非塑料頭。 需要注意的是，Motion-Connect 300連線電纜是固定長度的非柔性電纜，可以購買用於柔性連線或拖鏈®使用，使用者可以自行定製連線電纜。
此外，SINAMICS V90 伺服驅動系統的元件不允許任意組合，通常 SIMOTICS 1FL6 低慣量電機通過 MITION-CONNECT 300 低慣量伺服電機連線電纜連線到 SIMOTICS 1FL6 低慣量電機; SIMOTICS V90 AC 400V 伺服驅動器通過 MITION-CONNECT 300 高慣量伺服電機連線電纜連線到 SIMOTICS 1FL6 高慣量電機;
SINAMICS V90 伺服驅動系統可廣泛應用於電子裝配、印刷行業、包裝行業、金屬成型行業等。
1.4 選擇步驟。
選擇了 Simotics 1FL6 伺服電機。
b 選擇 SINAMICS V90 伺服驅動器。
c 選擇 Motion-Connect 300 連線系統。
d 選擇 SIMATIC PLC 控制器。
選擇步驟。 end
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