2015年我國伺服市場規(guī)模為110億元,,預計未來隨著工業(yè)機器人行業(yè)的深化、工業(yè)自動化的進一步突進和智能制造的深入推進,,伺服市場將會出現(xiàn)新一輪爆發(fā)式增長,,到2020年,我國伺服市場規(guī)模將達到254億元,。
一,、伺服系統(tǒng)
開平機組生產(chǎn)線伺服系統(tǒng)是 以變頻技術為基礎發(fā)展起來的產(chǎn)品,是 一種以機械位置或角 度作為控制對象的自動控制系統(tǒng),。伺服系統(tǒng)除了可以進行速度與轉矩控制外,,還可以進行精確、快速,、穩(wěn)定的位置控制,。
目前應用最為廣泛的電氣伺服系統(tǒng),通常伺服系統(tǒng)包括伺服驅動器和伺服電機,,以及伺服反饋裝置(編碼器),。伺服驅動器屬于自動化控制系統(tǒng)中的驅動層,伺服電機屬于執(zhí)行層,。伺服驅動器和伺服電機如今已經(jīng)成為智能制造的必備品,。
開平機組生產(chǎn)線伺服系統(tǒng)的工作過程可以簡單理解為上位機(PLC、控制卡)發(fā)出脈沖信號驅動伺服電機,,由上位機來控制整個伺服運動,,編碼器是 一個反饋單元,用來檢查伺服電機執(zhí)行了多少脈沖信號并反饋給驅動器,從而進行精確閉環(huán)控制,。

光電編碼器通過光電碼盤反射光信號數(shù)量確定電機轉子轉動角 度,而磁電編碼器通過磁場感應元器件來感應電機轉子轉動所帶來的磁場變化來確定電機轉子位置,。
光電式編碼器進度主要由碼盤刻度線精度決定,,精度越高,刻度線越多,,碼盤體積越大,,其技術難點就在于碼盤的加工生產(chǎn);磁電式編碼器使用磁場感應元器件代替碼盤,,因此可以在提高精度的同時保證體積相對較小,所以在高精度但對編碼器體積有要求的前提下使用磁電編碼器,,同時磁電式編碼器采用的磁場感應工作原理,,相對于光反射過程相對簡單,過程更為可靠,。
但是 ,,磁電編碼器價格比較昂貴,目前僅在精度要求,、工況要求相對較高的領域適用,,隨著未來磁場感應元器件價格的下降,磁電式編碼器將會有替代光電式編碼器的趨勢,。
編碼器作為伺服系統(tǒng)的信號反饋裝置,,很大程度上決定了伺服系統(tǒng)的精度。伺服驅動器驅動電機運轉,,電機帶著編碼器旋轉,,編碼器的反饋型號輸送到控制器,控制器就能知道電機的運轉情況,,從而得出電機的轉速,,移動位置和移動距離等。
控制器根據(jù)編碼器反饋的信號經(jīng)過計算得出偏差結果,,再次控制電機運動,,糾正偏差,從而精確控制電機的轉速、位置,、距離和力矩等系統(tǒng)變量,。
編碼器技術作為伺服系統(tǒng)的核心技術之一,高精度編碼器研發(fā)難度非 常大,,目前國內和國外的伺服系統(tǒng)大部分廠商都是 匹配第三方編碼器,。
隨著國內研發(fā)投入的不斷提高,目前部內企業(yè)已經(jīng)掌握編碼器技術,,技術已經(jīng)能夠生產(chǎn)出達到國際領先水平的23位編碼器,,從而降低了整個伺服系統(tǒng)的制造成本,在行業(yè)競爭中取得優(yōu)越性,。
二,、伺服系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢
數(shù)字化、智能化,、簡易化,、網(wǎng)絡化和高效化是 伺服系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。隨著電子技術水平的不斷提高,,伺服系統(tǒng)的發(fā)展正在不斷升級?,F(xiàn)代伺服系統(tǒng)多采用交流伺服驅動系統(tǒng),隨著工業(yè)4.0,、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等理論的提出,,開平設備現(xiàn)代伺服系統(tǒng)正逐漸向數(shù)字信號控制、網(wǎng)絡模塊控制方向轉變,。數(shù)字控制技術,、總線控制技術等現(xiàn)代化技術已經(jīng)逐漸被高端伺服廠商采用。隨著智能制造的逐步發(fā)展,,五大發(fā)展趨勢將逐步顯現(xiàn),。
(1)數(shù)字化。數(shù)字控制技術取代模擬控制電路在伺服系統(tǒng)中是 一種必然趨勢,。以模擬電子器件為主的伺服控制單元將會被采用全數(shù)字處理器的伺服控制單元全面取代,。在伺服控制方面將逐步轉變?yōu)檐浖刂疲员阍陂_平機組生產(chǎn)線伺服系統(tǒng)中應用現(xiàn)代先進的控制方法,。數(shù)字化控制相比傳統(tǒng)控制方法,,在響應數(shù)度和運動精度等方面得到了全面提升。
(2)智能化,。智能化主要是 指伺服驅動器智能化,。目前伺服內部控制核心大都采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(DSP),伺服系統(tǒng)數(shù)字化是 其實現(xiàn)智能化的前提條件,。智能化趨勢是 運行參數(shù)都可以通過人機對話的方式來設置,,故障自診斷與分析,,參數(shù)自動修正的功能等。
(3)簡易化,。簡易化不是 簡單而是 精簡,,是 根據(jù)用戶情況,將用戶使用的伺服功能予以強化,,使之專而精,,而將不使用的一些功能予以精簡,從而降低了伺服系統(tǒng)成本,,為客戶創(chuàng)造更多的收益,,嘗試從客戶的實際需要出發(fā),形成簡易模塊化編程操作,,使客戶使用簡便快捷,。
(4)網(wǎng)絡化。即構建網(wǎng)絡型,、總線型伺服系統(tǒng)?,F(xiàn)場總線是 一種應用于生產(chǎn)現(xiàn)場,在現(xiàn)場設備之間,、現(xiàn)場設備和控制裝置之間實行雙向,、串形、多結點的數(shù)字通信技術,,構建總線型伺服是 實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的必要途徑之一。
(5)高效化,。開平機組生產(chǎn)線伺服系統(tǒng)將會采用更精度的編碼器,,提高系統(tǒng)的采樣精度,同時提高伺服驅動器的產(chǎn)品性能,,不斷優(yōu)化逆變器驅動電路,,提供更快數(shù)據(jù)處理速度和伺服系統(tǒng)的加減速性能。
三,、國產(chǎn)化伺服系統(tǒng)步伐加快
我國伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷程大致可以分為三個階段,,第一階段是 70年度時期,伺服系統(tǒng)首先被應用于國防科技,、軍工等高端制造行業(yè),。第二階段是 80年代以后,伺服系統(tǒng)開始在一些高端民用制造中得到嘗試,;2000年以后,,隨著制造強國等戰(zhàn)略的提高,我國制造業(yè)水平提到很大提升,,伺服系統(tǒng)在我國高端制造業(yè)中得到大范圍應用,,但使用的幾乎都是 國外的伺服系統(tǒng),。
目前,國外伺服企業(yè)在我國的市場占有率達75%,,其中日本品牌占比為50%,,占據(jù)了我國伺服系統(tǒng)市場一半的份額。其著名品牌包括松下,、三菱電機,、安川、三洋,、富士等,,產(chǎn)品特點是 技術和性能水平比較符合我國用戶的需求;歐美品牌占比25%,,美國以羅克韋爾,、丹納赫、帕光等聞名,,而德國則擁有酉門子,、倫茨、博世力士樂,、施耐德等品牌,。
國產(chǎn)品牌占據(jù)了20%的市場,其中內地品牌和-品牌分別占據(jù)10%的市場,,我國-技術水準和價格水平居于進口中端產(chǎn)品和內地品牌之間,;伴隨著國產(chǎn)伺服技術研發(fā)水平的不斷提升,國產(chǎn)伺服系統(tǒng)進口替代的步伐將會加快,。
隨著產(chǎn)生升級和制造業(yè)變革加速,,電子設備制造行業(yè)(包括傳統(tǒng)電子設備、半導體,、液晶,、LED)及機器人行業(yè)受政策利好及市場需求量快速增加等因素影響,行業(yè)自身及對伺服需求量快速增長,。伺服系統(tǒng)眾多下-業(yè)符合國家產(chǎn)業(yè)政策所鼓勵的發(fā)展方向,,隨著我國裝備制造業(yè)整體性的產(chǎn)業(yè)升級,其自動化,、數(shù)控化,、智能化的發(fā)展方向為伺服系統(tǒng)產(chǎn)品提供了十分廣闊的市場空間。
伺服系統(tǒng)是 工業(yè)自動化的重要組成部分,,是 自動化行業(yè)中實現(xiàn)精確定位,、精 準運動必要途徑。伺服系統(tǒng)關鍵技術的突破,,將極大地提升我國智能制造的技術水平和市場競爭力,。
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