伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方向、狀態(tài)等輸出，能夠跟隨輸入量（或給定值）的任意變化而變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，能夠以一定的準(zhǔn)確度響應(yīng)控制信號(hào)的系統(tǒng)稱為隨動(dòng)系統(tǒng)，亦稱伺服系統(tǒng)。伺服的主要任務(wù)是按控制命令的要求，對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制得非常靈活方便。

本期討論話題主要圍繞伺服系統(tǒng)在中國(guó)的發(fā)展。

三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司

銷售推進(jìn)二部占部勝俊科長(zhǎng)

技術(shù)支援部顧問田中俊成先生

1.請(qǐng)您簡(jiǎn)單地描述一下伺服系統(tǒng)的工作原理？

田中先生：伺服系統(tǒng)一般由控制器、伺服放大器、伺服電機(jī)三部分組成。開始工作后，電源通過伺服放大器將電流輸送給伺服電機(jī)，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)位于伺服電機(jī)尾部的編碼器將收集到的電機(jī)位置信息反饋給伺服放大器，放大器傳送給控制器，控制器在得到這一信息后做出判斷并發(fā)出指令信息，控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和位置。

2.目前伺服控制領(lǐng)域有直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩種，您認(rèn)為這兩種各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

田中先生：早期，發(fā)電站只能輸送直流電，直流電使用方便，因此直流伺服電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，直流伺服系統(tǒng)具有優(yōu)良的控制性能，所以在20世紀(jì)70年代曾獲得了廣泛的應(yīng)用，但同時(shí)直流伺服電機(jī)存在著機(jī)械換向器需要較多維護(hù)，運(yùn)行火花使應(yīng)用環(huán)境收到了某些限制，轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱的缺點(diǎn)。由于直流電在輸送過程中損耗較大，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展的需要，為了減少輸電線路中電能的損失，交流電開始被普遍應(yīng)用，于是交流電伺服電機(jī)開始普及，交流伺服電機(jī)擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、體積小、質(zhì)量輕、沒有機(jī)械轉(zhuǎn)向等優(yōu)點(diǎn)，三菱電機(jī)生產(chǎn)的伺服系統(tǒng)只有交流伺服系統(tǒng)。

3.與市場(chǎng)上的伺服系統(tǒng)相比，三菱電機(jī)的產(chǎn)品服有什么樣優(yōu)勢(shì)？

田中先生：①伺服馬達(dá)根據(jù)控制裝置發(fā)出的指令在規(guī)定的位置停下，但由于慣性，指令發(fā)出之后馬達(dá)無(wú)法瞬間停止，存在時(shí)間上的一個(gè)延后性，而且馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候機(jī)器會(huì)振動(dòng)。針對(duì)這種延后性和振動(dòng)，三菱電機(jī)研究出了先進(jìn)的控制技術(shù)，伺服系統(tǒng)在控制裝置發(fā)出指令后的短時(shí)間內(nèi)迅速停止，迅速啟動(dòng)。

②三菱電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制精度高，編碼器精度可以達(dá)到四百萬(wàn)分之一圈，在世界上屬于領(lǐng)先水平。

③目前世界上生產(chǎn)伺服電機(jī)的廠家雖多，但是能同時(shí)提供控制器、伺服放大器、變頻器等系列設(shè)備的生產(chǎn)商卻并不多，三菱電機(jī)就是這樣一個(gè)能為提供整體解決方案的生產(chǎn)商，在這里客戶可以享受到一條龍全方位的服務(wù)。

4.有人說(shuō)三菱電機(jī)的伺服系統(tǒng)性能非常好，但是相比較市場(chǎng)上的其他產(chǎn)品價(jià)格略偏高，針對(duì)這一現(xiàn)象您有什么看法？

占部先生：?jiǎn)螐募夹g(shù)上來(lái)看，目前伺服系統(tǒng)的生產(chǎn)商表現(xiàn)為金字塔結(jié)構(gòu)，塔尖被日本和歐美的廠商占據(jù)，中間是韓國(guó)和臺(tái)灣的廠商，底部是中國(guó)國(guó)內(nèi)的大多數(shù)生產(chǎn)商，目前中國(guó)的生產(chǎn)商正在改進(jìn)技術(shù)，向中端市場(chǎng)靠近，今后中端市場(chǎng)將成為主要的競(jìng)技場(chǎng)，這也是伺服領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向。為了開拓中端市場(chǎng)，三菱電機(jī)在保證高品質(zhì)的基礎(chǔ)上，分別在大連和常熟設(shè)立了工場(chǎng)，開始了本地化生產(chǎn)，常熟工場(chǎng)將于今年12月正式投產(chǎn)。這么做的目的是一方面降低了于匯率和關(guān)稅等費(fèi)用，在一定程度上降低生產(chǎn)成本，在價(jià)格上滿足更多用戶的需求；另一方面可以及時(shí)了解到中國(guó)消費(fèi)者的需求，根據(jù)最新的信息作出快速的反應(yīng)。

5.面對(duì)2012年嚴(yán)峻的中國(guó)市場(chǎng)，您是怎么看的？

占部先生：我認(rèn)為嚴(yán)峻是短期的，從中長(zhǎng)期來(lái)看，中國(guó)市場(chǎng)有著很好的發(fā)展前景。中國(guó)人口眾多，消費(fèi)者數(shù)量大，市場(chǎng)空間非常大，這也是為什么眾多的汽車廠家將主要目標(biāo)放在中國(guó)的原因，所以我認(rèn)為作為生產(chǎn)商，我們應(yīng)該把目光放得長(zhǎng)遠(yuǎn)一些。

6.面對(duì)日益嚴(yán)峻的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，作為伺服制造商將如何應(yīng)對(duì)？

占部先生：我想主要從三個(gè)方面來(lái)做：

①不斷開發(fā)研究先進(jìn)技術(shù)，保證產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先地位。

②逐漸將日本先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到中國(guó)，培育高品質(zhì)的消費(fèi)者。

③除了伺服系統(tǒng)，三菱電機(jī)還有很多工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，我們將整合優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，為客戶提供一系列的整體解決方案。

中達(dá)電通股份有限公司

伺服數(shù)控產(chǎn)品開發(fā)處總監(jiān) 李文建

1、目前伺服控制領(lǐng)域有直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩種，您認(rèn)為這兩者各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

李文建：在電氣伺服系統(tǒng)中，按驅(qū)動(dòng)裝置的執(zhí)行元件電動(dòng)機(jī)類型來(lái)分，通常分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩大類。從伺服系統(tǒng)的發(fā)展過程看，當(dāng)今電氣伺服系統(tǒng)在絕大部分應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)取代了液壓、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)，而在電氣伺服系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域上，由于應(yīng)用領(lǐng)域?qū)λ欧到y(tǒng)要求的提高、越來(lái)越多的交流伺服系統(tǒng)以其高響應(yīng)性、高轉(zhuǎn)速、體積小、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)取代直流伺服系統(tǒng)和變頻調(diào)速系統(tǒng)。

直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。有刷直流伺服電機(jī)——電機(jī)成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因此它適用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。無(wú)刷直流伺服電機(jī)——電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)智能化，電機(jī)免維護(hù)不存在碳刷損耗的情況，可用于各種環(huán)境。

交流伺服系統(tǒng)按其采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類型來(lái)分，主要有兩類：永磁同步電機(jī)和感應(yīng)式異步電機(jī)。其中，永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于完全成熟，優(yōu)良的低速性能，弱磁高速控制，寬調(diào)速范圍，滿足高新能應(yīng)用需求。隨著永磁材料性能大幅提高和價(jià)格降低，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，是現(xiàn)在交流伺服系統(tǒng)的主流。感應(yīng)式異步結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造容易、價(jià)格低廉，故具備較好的發(fā)展前景。中低功率段永磁同步電機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯，高功率段感應(yīng)式異步電機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯。

2、今后伺服會(huì)朝什么方向發(fā)展？國(guó)內(nèi)的伺服制造商應(yīng)該首先攻克什么領(lǐng)域才能獲得一杯羹？

李文建：未來(lái)的伺服系統(tǒng)的發(fā)展中數(shù)字化交流伺服會(huì)占到主流地位，并且會(huì)朝智能化、網(wǎng)絡(luò)化、直接驅(qū)動(dòng)、專業(yè)化、集成化、高速、高精、高響應(yīng)等方向發(fā)展。伺服系統(tǒng)的發(fā)展不會(huì)脫離市場(chǎng)和客戶的需求，國(guó)內(nèi)的伺服制造商要想在未來(lái)市場(chǎng)中獲得立足之地，首先在技術(shù)上必須具有某一領(lǐng)域的明顯優(yōu)勢(shì)，比如總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或者高速高精技術(shù)；其次應(yīng)該深刻了解對(duì)行業(yè)設(shè)備的需求特點(diǎn)，緊跟行業(yè)發(fā)展步伐。臺(tái)達(dá)伺服能夠在競(jìng)爭(zhēng)激烈的自動(dòng)化市場(chǎng)上占有一席之地，得益于緊跟市場(chǎng)的需求，同時(shí)依據(jù)臺(tái)達(dá)長(zhǎng)期潛心深耕工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)得到的寶貴經(jīng)驗(yàn)，制造出的伺服系統(tǒng)能夠助推各產(chǎn)業(yè)設(shè)備快速發(fā)展。

當(dāng)前臺(tái)達(dá)在市場(chǎng)上銷售的主力產(chǎn)品屬于臺(tái)達(dá)的第二代伺服系統(tǒng)產(chǎn)品。包括ASDA-A2系列，ASDA-B2系列等。其中ASDA-A2系列產(chǎn)品采用高解析度通訊型編碼器，具備高響應(yīng)頻寬，電子凸輪，高速總線接口，內(nèi)部位置控制功能，內(nèi)建全閉環(huán)功能，內(nèi)建龍門同動(dòng)功能，內(nèi)建刀庫(kù)功能等功能。屬于高階智能型單軸伺服系統(tǒng)。同時(shí)，ASDA-A2系列產(chǎn)品供電方式包含采用交流 220V和交流 400V供電方式的產(chǎn)品。ASD-B2系列產(chǎn)品屬于高性價(jià)比單軸伺服系統(tǒng)。同樣適用高解析度通訊型編碼器，屬于高性能通用型伺服系統(tǒng)。近期臺(tái)達(dá)伺服發(fā)展規(guī)劃了多軸伺服驅(qū)動(dòng)器（3軸或以上），高速永磁同步主軸電機(jī)（額定6000轉(zhuǎn)/分，最高12000轉(zhuǎn)/分），直驅(qū)電機(jī)（直線式、盤式）等產(chǎn)品。

未來(lái)臺(tái)達(dá)伺服會(huì)將單軸和多軸的運(yùn)動(dòng)控制功能高度集成于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部，具更備高速的總線接口，發(fā)展直驅(qū)型式電機(jī)，同時(shí)繼續(xù)潛心了解用戶應(yīng)用行業(yè)設(shè)備工業(yè)特點(diǎn)，利用臺(tái)達(dá)伺服內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)行業(yè)客制化整合，做更專業(yè)的行業(yè)專家級(jí)產(chǎn)品。