在大力發(fā)展工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中，自動(dòng)化技術(shù)得到了大量的運(yùn)用和發(fā)展。隨著電的廣泛應(yīng)用，與電相關(guān)的電力設(shè)備技術(shù)（如：交/直流伺服電機(jī)、PLC控制器、步進(jìn)電機(jī)、變頻器等等）也得到了充分的發(fā)展和應(yīng)用，使得伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)在工業(yè)社會(huì)化大生產(chǎn)中的使用越來越多，其控制技術(shù)也越來越先進(jìn)和成熟。 我公司是一家集化工、機(jī)械、電子等多方面于一體的國有大型高科技企業(yè)，屬于較典型的生產(chǎn)型企業(yè)，包含了高壓變配電、強(qiáng)電控制、弱電控制及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化控制；使用的設(shè)備涉及到美、日、德等多個(gè)國家和地區(qū)，也有很多國產(chǎn)設(shè)備。在生產(chǎn)進(jìn)行過程中，通過設(shè)備技術(shù)上的創(chuàng)新，提高開機(jī)率和降低設(shè)備故障率，為生產(chǎn)穩(wěn)定、提高成品率和經(jīng)濟(jì)效益提供最有效的保障，這是作為設(shè)備技術(shù)人員的職責(zé)。 因此，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改良，按照“穩(wěn)—精—新”（即在設(shè)備及生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行精確控制，追求不斷創(chuàng)新）的工作思路，采用更先進(jìn)、更穩(wěn)定的控制技術(shù)來提高設(shè)備運(yùn)行精度和穩(wěn)定性，才能打破制約生產(chǎn)效益增長的瓶頸，創(chuàng)造更多的社會(huì)財(cái)富和企業(yè)生產(chǎn)效益。 而我所在部門的設(shè)備主要以液壓、氣壓裝置和交流伺服控制系統(tǒng)為主，其中交流伺服控制與PLC編程控制的綜合應(yīng)用得最為廣泛，在生產(chǎn)中的各個(gè)工序環(huán)節(jié)都使用了伺服電機(jī)進(jìn)行高精度控制來滿足生產(chǎn)工藝上的需求。各個(gè)廠家的伺服系統(tǒng)在組成原理方面基本是相同的。PLC基本上采用的是標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)，因其易于檢查維護(hù)，更換模塊操作也很簡便。而生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)需要長期工作在高溫及頻繁正反轉(zhuǎn)的這樣極惡劣的運(yùn)行環(huán)境下，其運(yùn)動(dòng)過程中也需要滿足多個(gè)位置、多種速度的工藝要求，因此需要很精確的控制電機(jī)加/減速度和速度超調(diào)、位置誤差等工作特性曲線，普通電機(jī)是不能滿足的，所以選用了伺服電機(jī)及其控制方式。 下面以我車間銷釘工序使用的施耐德電子公司的伺服電機(jī)為例闡述，借此以窺伺服電機(jī)系統(tǒng)在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用及其改進(jìn)之一斑。 原來使用的是型號(hào)為S74D-S00 P010（3.24KW）交流伺服電機(jī)。其控制系統(tǒng)采用位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)的三環(huán)反饋控制，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行精確定位；其硬件由多種類型模塊及驅(qū)動(dòng)器組成： 1、 中央控制器——頻率186MHZ、內(nèi)存為512K（型號(hào)：CPU 113 03）； 2、 電源模塊——電壓為115V/230VAC、電流8A（型號(hào):140 CPS 114 00）； 3、 I/O模塊——開關(guān)量型DDI、DDO，模擬量型DAI、DAO； 4、 位置控制模塊——型號(hào)：MSC 101 00； 5、 通訊模塊——NOM 211 00； 6、 變壓器——輸出199V和33V電壓； 7、 驅(qū)動(dòng)器——DR1030（CYLINE 1000A）； 8、 伺服反饋電纜 9、 其他連接電纜（通訊用站電纜、TAP頭）； 10、 圖形工作站——型號(hào)：XBT F-023310，作為操作盤功能、監(jiān)控顯示、參數(shù)調(diào)整、報(bào)警指示等功能。 其構(gòu)成簡要框圖如下： 各部分功能為：1、電源模塊提供380V動(dòng)力電和12V控制電壓。 2、PLC控制位控模塊和接受I/O模塊信號(hào)。 3、編碼器反饋速度控制變量等到位控模塊。 4、MSC101位控模塊（可編程）檢測(cè)位置、速度等變量，送PLC。 該伺服電機(jī)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和精確度還可以，但使用元器件較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相應(yīng)的故障率較大、維護(hù)比較困難。 其伺服驅(qū)動(dòng)裝置接線原理圖如下圖所示： 由該原理圖可以看出其元件眾多、電壓等級(jí)多樣繁復(fù)。而且該系統(tǒng)找尋電機(jī)原點(diǎn)方式繁雜，系統(tǒng)必需要一個(gè)原點(diǎn)OFFSET偏值，此原點(diǎn)偏值隨每臺(tái)電機(jī)（同型號(hào)）不同而不同，（每臺(tái)交流伺服電機(jī)都有一個(gè)偏角值，啟動(dòng)時(shí)，必須在此偏差角范圍內(nèi)才能穩(wěn)定停止，隨后電機(jī)以此為零位置可任意正反轉(zhuǎn)。）。在自動(dòng)尋得原點(diǎn)后，可使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是在PLC控制模塊斷電后，再重新啟動(dòng)時(shí)，程序仍將運(yùn)行位置控制模塊里原先設(shè)定的角度偏值即位控參數(shù)，運(yùn)行原先設(shè)定的值會(huì)造成電機(jī)原點(diǎn)OFFSET不正確，故要在每次更換交流伺服電機(jī)時(shí)找到該電機(jī)的原點(diǎn)偏值并輸入到位置控制模塊程序里進(jìn)行保存。否則，會(huì)引起電機(jī)失速（即飛車），造成電機(jī)及其他設(shè)備損壞。 鑒于此類不穩(wěn)定因素，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，我們重新選用了施耐德公司的BPH系列無刷電機(jī)中的BPH 1902N和MHDA系列伺服驅(qū)動(dòng)裝置中的1056N相組合的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。新運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)品將速度環(huán)和電流環(huán)集成在驅(qū)動(dòng)器上，減少了元件，提高了其集成度，使設(shè)備線路簡潔，降低了故障率。我車間在2003年2月14日抓住C220線壓機(jī)計(jì)劃停機(jī)大修轉(zhuǎn)位直線缸的契機(jī)，在公司主管領(lǐng)導(dǎo)多方關(guān)心、密切協(xié)調(diào)，解決了設(shè)備改造上的硬件條件。原設(shè)備拆除和硬件安裝接線在我的指導(dǎo)安排下順利進(jìn)行，耗時(shí)兩天。因?yàn)槲以谠撓到y(tǒng)使用和軟件方面了解得最深刻，所以整個(gè)調(diào)試修改工作就由我來獨(dú)立進(jìn)行。 我采用了倒逼方式，分節(jié)設(shè)置參數(shù)，調(diào)試正常后，再總裝調(diào)試的步驟。先調(diào)試電機(jī)只在MHDA驅(qū)動(dòng)器控制下，通過上位機(jī)——筆記本電腦里的控制軟件（MMDS）監(jiān)控，調(diào)整加/減速度、參數(shù)修改等，使電機(jī)靜態(tài)時(shí)特性穩(wěn)定，啟/停過程平緩無沖擊。完成該步后，再連接上位置控制模塊（140 MSB 101），有外部干擾存在的實(shí)際工作環(huán)境下，再次調(diào)試其運(yùn)動(dòng)控制特性。最后接入PLC信號(hào)，模擬完全系統(tǒng)（電機(jī)不帶負(fù)載）工作參數(shù)調(diào)整，滿足要求后才連接負(fù)載，進(jìn)行完整的聯(lián)動(dòng)試車。 整個(gè)安裝調(diào)試過程共進(jìn)行了三天，取得了圓滿的成功，至今設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。 改進(jìn)后的設(shè)備架構(gòu)基本未變，但是具有監(jiān)控電機(jī)尋原點(diǎn)更加可視化，運(yùn)動(dòng)參數(shù)儲(chǔ)存在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)、調(diào)整更加方便，運(yùn)行更加穩(wěn)定的改良特性。并且，在設(shè)備組成上接線線路很簡明，脈絡(luò)簡單，元器件更少。相比之下： 1、原輸入380V交流電壓，通過變壓器轉(zhuǎn)換輸出199V和33V給驅(qū)動(dòng)器電源，再由驅(qū)動(dòng)器電源轉(zhuǎn)換輸出正/負(fù)12V和20V電壓給驅(qū)動(dòng)器，還有24V電壓開關(guān)量信號(hào)，最后連接到電機(jī)輸出380V交流電壓?？梢娖潆妷旱燃?jí)繁多，設(shè)備復(fù)雜。 改進(jìn)后的控制系統(tǒng)僅輸入380V交流電壓，進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器后直接輸出380V交流電壓，外部接線十分簡單明了，少了很多轉(zhuǎn)換設(shè)備，而且驅(qū)動(dòng)器具有電機(jī)特性參數(shù)存儲(chǔ)功能。 2、新系統(tǒng)電機(jī)為無刷式電機(jī)，其穩(wěn)定性和耐用性更高，電機(jī)本身靜態(tài)特性更優(yōu)良。 3、連接線路簡化了，干擾產(chǎn)生更少，抗干擾能力也更強(qiáng)，使電機(jī)控制系統(tǒng)更穩(wěn)定。 通過對(duì)上述系統(tǒng)的比較、分析，可以看出：正是由于伺服控制系統(tǒng)的高精度性，高可靠性，高平穩(wěn)性及易于控制調(diào)整等等優(yōu)良特性，使得伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛，其控制技術(shù)也不斷進(jìn)步、發(fā)展，為工業(yè)化進(jìn)程作出更多的貢獻(xiàn)。