电气自动化控制之伺服选型计算,高速高精 [复制链接]

前期讲了变频器的选型，变频器一般只是VF控制，即使采用闭环矢量控制，也仅仅是在定位精度上得到了提高，如果要实现真正意义上的定位，必须采用伺服（Servo）。

伺服驱动器是常用的定位执行机构，传统意义的伺服一般采用脉冲控制，模拟量控制和数字量多段位置控制，后来出现了通讯控制，在要求高的应用场合，现在已经逐渐都采用通讯控制来做了。

伺服驱动器的控制原理一般分为三个环节，由内而外分别为：电流环控制、速度环控制、位置环控制；对内层的控制修改，会对输出造成更加深远的影响，所以一般我们在调整伺服参数的时候，电流环的参数不怎么动。

伺服驱动器和配套电机的选型，一般是有根据的。主要分为以下几种场合：

1、机械改伺服；

2、异步电机改伺服；

3、步进电机改伺服；

4、不同品牌之间替换；

一、机械改伺服

这种需求一般是因为机械效率不高，影响到了产能，或者机械磨损大，售后麻烦。

对于电气工程师来说，如果需要自己来算机械所能提供的力矩等性能参数是很头大，而且又很伤脑筋的事情。如果真要做，一般是有现成的Excel公式换算表，或者现成的软件。

根据换算出来的扭矩和转子惯量，以及需要的最大转速，你大概就能知道需要多大的电机了，现实中，很多人都喜欢按照原先变频器的选型，直接报多少千瓦来选择伺服。这是不对的，也是很难选的，因为伺服的功率相同，每个厂家的转速和扭矩又有区别，很可能你选择的伺服达不到工艺要求。在确定了电机的性能参数后，伺服也就选出来了，伺服的控制方式就根据上位机来定，可以用脉冲、模拟量、多段速（位置）、通讯等。

二、异步电机改伺服

这种需求一般也是因为异步电机过载能力弱、启停不够及时、效率低等缺点；

这种应用，伺服电机的扭矩可以平着算，根据上节：变频器选型中的扭矩计算公式，得到你现在需要选择的伺服电机扭矩即可，然后伺服驱动器型号也就出来了，控制方式依据上位机而定。

三、步进电机改伺服

这种需求一般是因为步进系统本身存在的缺陷：

1、如果控制不当容易产生共振；

2、难以运转到较高的转速；

3、难以获得较大的转矩；

4、在体积重量方面没有优势，能源利用率低；

5、超过负载时会破坏同步，高速工作时会发出振动和噪声。

这种选型比较容易，选择伺服电机的时候只要取步进电机额定扭矩的1/3即可，这样就可以知道伺服电机选择哪款了，伺服驱动器也就选出来了，同理，伺服怎么控制也是需要和上位机配套的。

四、不同品牌之间替换

这种需求一般是客户需要降本，或者上一家产品有什么缺陷，或者对产品性能有更高要求了。

这种替换直接参考上一家的伺服电机型号，根据伺服电机中的额定转速、最高转速、额定扭矩、转子惯量、供电电压这几个重要参数进行选择即可，如果有机械安装要求，需要确定电机的法兰是否一致，如果真的不一致，那就需要和客户商定，改动机械。伺服的型号也就可以出来了，控制方式一样需要根据你上位机来定。这种选型也是比较简单的。

除了以上标准机型外，很多厂家都为客户进行非标定制，所以有些时候即使你选好了电机，辛辛苦苦做好了方案，但是如果伺服上并非标准产品，你还是做下来这单生意。

通讯方式现在已经很齐全了，封闭的还是开放的加起来有好多，封闭的总线有：西门子的PN通讯、安川的M系列总线、三菱的CC-Link、SSCNET等，开放的总线有：RS总线、Can总线、EtherCAT总线等，这些都是需要根据上位机来确定的。

说了这么多，伺服系统的选型无非都是参考伺服电机的，因为同一款驱动器，很可能可以带多款电机，所以电机是唯一标准。你学会了吗？虽然称不上深奥，但是也是本人的一点心得，希望对你有用。