步入21世紀(jì)，全球工業(yè)自動(dòng)化的速度加快，走向成熟的伺服系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著中國變成世界工廠，制造業(yè)的快速發(fā)展為交流伺服提供了越來越大的市場空間，然而時(shí)至今日，國內(nèi)伺服市場還是外國人的天下，日系和歐美品牌瓜分了80~90%的市場份額，盡管近年來臺(tái)灣伺服品牌也有一些強(qiáng)勢表現(xiàn)，但國產(chǎn)品牌總體仍處于弱勢。
國產(chǎn)伺服曾經(jīng)落后國外“三十年”， 近幾年的奮起直追下，不僅在技術(shù)上有了很大突破，多家國產(chǎn)伺服的發(fā)展也同國際接軌，具備了相當(dāng)?shù)钠髽I(yè)競爭力。華中數(shù)控、廣州數(shù)控、南京埃斯頓、和利時(shí)電機(jī)等國產(chǎn)伺服廠家，憑借價(jià)格優(yōu)勢，開始占據(jù)越來越多的市場份額，但不可否認(rèn)真正決定國產(chǎn)伺服是否具有競爭力的核心因素還是技術(shù)水平。
本評(píng)測選取了國內(nèi)（包括臺(tái)灣）具有代表性的伺服品牌產(chǎn)品與國外產(chǎn)品，在可靠性（穩(wěn)定性）、精度、速度、參數(shù)上進(jìn)行比較。
品種和規(guī)格
品種和規(guī)格往往反應(yīng)了一個(gè)企業(yè)所具有的技術(shù)實(shí)力的高低?？v觀目前市場中的主流伺服，歐美品牌通過模塊化設(shè)計(jì)，可以做到很寬的功率段，西門子的SINAMICS S120功率范圍為0.12～4500kW，倫茨的9400、B&R的ACOPOSmultic同樣可以做到很寬的功率范圍。
而“單機(jī)型”日系伺服則通過不同系列多種規(guī)格，滿足市場需求。松下A系列、A4系列哼哈二將31種規(guī)格；安川ΣII系列、駿馬系列、ΣV系列三大野戰(zhàn)軍涵蓋了30W到55kW的近50種規(guī)格，三菱、富士、三洋同樣具有產(chǎn)品多樣化的特點(diǎn)。近年來不斷崛起的臺(tái)達(dá)伺服以asda-a、asda-b、asda-ab、asda-a+四大主力25種規(guī)格笑傲江湖。國產(chǎn)伺服中，以埃斯頓公司最為活躍。目前該公司的交流伺服產(chǎn)品在國產(chǎn)伺服廠家中具有最寬的系列范圍和最多的品種規(guī)格?，F(xiàn)已形成3個(gè)系列15個(gè)規(guī)格；功率范圍100W~22kW；相應(yīng)的永磁同步伺服電機(jī)具有輕慣量、中慣量和大慣量三大系列以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。其產(chǎn)品系列范圍之寬甚至超過日本松下和三洋。除了對(duì)上述通用性交流（AC）伺服系統(tǒng)研發(fā)外，埃斯頓還結(jié)合多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出適合重載裝備主傳動(dòng)交流伺服控制的專用技術(shù)及大功率、大慣量、高頻響的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及伺服電機(jī)，用以替代目前重載裝備主傳動(dòng)方面的機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)，滿足今后重載裝備主傳動(dòng)電動(dòng)伺服化的發(fā)展需要。
（注：此圖為埃斯頓伺服全系列產(chǎn)品圖）
高可靠性（穩(wěn)定性）
交流伺服電機(jī)是一種高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備，如果發(fā)生故障，損失往往非常嚴(yán)重，所以交流伺服電機(jī)的可靠性就顯得尤為重要。拋開價(jià)格因素，伺服的穩(wěn)定性往往首先影響著用戶企業(yè)的選擇。伺服可靠性的定量指標(biāo)“平均故障（失效）間隔時(shí)間”，指發(fā)生故障經(jīng)修理或更換零件還能繼續(xù)工作的可修復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間。目前國內(nèi)伺服系統(tǒng)的MTBF值可達(dá)30000h以上，達(dá)到了國際主流伺服水平。
除MTBF值外，一些外部因素同樣影響著伺服的穩(wěn)定，導(dǎo)致企業(yè)選擇發(fā)生變化。如早期我國選用西門子伺服的企業(yè)就比較少，雖然西門子的伺服技術(shù)非常領(lǐng)先，但卻不適合我們國家的電網(wǎng)。我國的電網(wǎng)不夠穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致西門子的伺服模塊容易燒壞，西門子的工作溫度在0~40℃，當(dāng)溫度在40~55℃時(shí)，需要降溫使用。影響伺服穩(wěn)定的其他因素還包括濕度、震動(dòng)、干擾強(qiáng)度等，而國產(chǎn)伺服對(duì)環(huán)境的要求上沒有歐美伺服那么苛刻。比如南京埃斯頓工作溫度在0~55℃，濕度在90%RH以下，抗振動(dòng)4.9m/s2(0.5G)，耐沖壓19.6m/s2(2G)，這一數(shù)據(jù)完全可以與松下等日系伺服分庭抗衡。
（注：此圖為埃斯頓EDB系列伺服產(chǎn)品圖）
智能化與網(wǎng)絡(luò)化
將現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、甚至無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到伺服驅(qū)動(dòng)器當(dāng)中，已經(jīng)成為歐洲和美國廠商的常用做法?，F(xiàn)代工業(yè)局域網(wǎng)發(fā)展的重要方向和各種總線標(biāo)準(zhǔn)競爭的焦點(diǎn)，就是如何適應(yīng)高性能運(yùn)動(dòng)控制對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、可靠性、同步性的要求。在適合運(yùn)動(dòng)控制的工業(yè)協(xié)議方面，我們還看到Beckhoff的EtherCAT，B&R的PowerLink, Danaher下面的MEI開發(fā)的SynqNet，Siemens的ProfiNet，還有久負(fù)盛名的Sercos已經(jīng)發(fā)展到SercosIII。這些通訊協(xié)議都為多軸實(shí)時(shí)同步控制提供了可能性，也被一些高端伺服驅(qū)動(dòng)器集成進(jìn)去。
隨著國內(nèi)對(duì)大規(guī)模分布式控制裝置的需求上升，高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)成功，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字伺服的開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。在國內(nèi)，甚至CAN這樣的中低端總線也沒有變成伺服驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)配置，采用高性能實(shí)時(shí)現(xiàn)場總線的商品化驅(qū)動(dòng)器還沒有出現(xiàn)。這一方面是因?yàn)槲覀兊乃欧拘阅苓€沒有達(dá)到相應(yīng)的水準(zhǔn)，另一方面也是因?yàn)槭袌鲞€沒有發(fā)育到這個(gè)程度?？上驳氖?，我們已經(jīng)看到一些企業(yè)進(jìn)行了有益的研發(fā)實(shí)踐，一方面消化國外的先進(jìn)技術(shù)，一方面嘗試推出自己的總線標(biāo)準(zhǔn)。南京埃斯頓在自己的下一代伺服產(chǎn)品ProNet系列中集成多種可選的通訊模塊，其中集成CAN、Profibus-DP的伺服產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)成功，基于ProfiNet工業(yè)以太網(wǎng)的伺服也在開發(fā)中；和利時(shí)電機(jī)和北航聯(lián)合開發(fā)的CANsmc（用于多軸同步運(yùn)動(dòng)控制的總線），基于藍(lán)牙無線通訊的模塊也在研發(fā)中。
埃斯頓最新開發(fā)的交流伺服產(chǎn)品具有智能化功能，應(yīng)用多種最新智能控制算法，可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測負(fù)載慣量，隨時(shí)自動(dòng)調(diào)整增益以達(dá)到最佳控制狀態(tài)，能智能化地自動(dòng)適應(yīng)不同機(jī)械結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)方式，負(fù)載慣量和運(yùn)動(dòng)控制要求，最大程度簡化調(diào)試過程，降低對(duì)人員的技術(shù)要求，提高生產(chǎn)效率。
ProNet系列交流伺服產(chǎn)品的開發(fā)完成后將可廣泛用于高精度機(jī)床，高速包裝和印刷機(jī)械等高端應(yīng)用領(lǐng)域，標(biāo)志著中高端交流伺服系統(tǒng)被歐美產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面被徹底打破。這對(duì)突破國產(chǎn)交流伺服系統(tǒng)長期處于低端，疲于價(jià)格競爭的困局具有及其重要的意義。
加工精度
伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一，其在國內(nèi)的發(fā)展還處在初級(jí)階段。目前國內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的伺服產(chǎn)品還只能使用在普通的數(shù)控機(jī)床上，定位精度一般在幾個(gè)微米。無論是性能還是可靠性，都不能滿足五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的要求。
埃斯頓公司作為一個(gè)專業(yè)的交流伺服系統(tǒng)研發(fā)及制造廠家，成功取得了江蘇省科技廳“高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速高精度伺服控制系統(tǒng)及其典型主流機(jī)床關(guān)鍵共性技術(shù)開發(fā)”的重點(diǎn)科研項(xiàng)目。在此項(xiàng)目中，特別針對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床對(duì)交流伺服系統(tǒng)的高速高精度要求進(jìn)行了深入研究?，F(xiàn)在，終于研制出埃斯頓公司的新一代全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)－－PRONET系列。該系列產(chǎn)品功率范圍從0.5kW到15kW，可全系列地覆蓋包括數(shù)控機(jī)床在內(nèi)的各種機(jī)械自動(dòng)控制應(yīng)用行業(yè)。ProNet系列交流伺服可配備新型17位絕對(duì)值編碼器，大幅度提高反饋精度，這種應(yīng)用17位高分辨率絕對(duì)值編碼器作為位置傳感器的高速高精度交流伺服系統(tǒng)，可確保定位和運(yùn)行精度滿足五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的要求。同時(shí)該技術(shù)也是各種高端交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。ProNet在伺服驅(qū)動(dòng)器中通過大規(guī)?？删幊唐骷⒆灾餮邪l(fā)的串行編碼器數(shù)據(jù)解碼功能和速度實(shí)時(shí)檢測功能集成為一體。一方面，使電機(jī)的低速性能得到了進(jìn)一步的提高，速度波動(dòng)、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)減至最低；另一方面，也提高了定位精度，新的控制算法使位置控制的整定時(shí)間也縮短為原來的1／5。
性能指標(biāo)
交流伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可以從調(diào)速范圍、定位精度、穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面來衡量。低檔的伺服系統(tǒng)調(diào)速范圍在1：1000以上，一般的在1：5000～1：10000，高性能的可以達(dá)到1：100000以上；定位精度一般都要達(dá)到±1個(gè)脈沖；穩(wěn)態(tài)精度，尤其是低速下的穩(wěn)態(tài)精度比如給定1rpm時(shí)，一般的在±0.1rpm以內(nèi)，高性能的可以達(dá)到±0.01rpm以內(nèi)；動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面，通常衡量的指標(biāo)是系統(tǒng)最高響應(yīng)頻率，即給定最高頻率的正弦速度指令，系統(tǒng)輸出速度波形的相位滯后不超過90度，或者幅值不小于50％。安川新發(fā)布的ΣV系列的速度頻率響應(yīng)（很多地方稱“速度掃描頻率”）達(dá)到了1.6kHz，而國內(nèi)主流產(chǎn)品的頻率在200～500Hz。 埃斯頓公司的ProNet系列伺服的速度頻率響應(yīng)可以達(dá)到650Hz，調(diào)速比達(dá)到1：10000，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。可以很好地滿足機(jī)械的高速快移和單步點(diǎn)動(dòng)。
總結(jié)
國產(chǎn)伺服與國外伺服存在差距這是事實(shí)，但這差距并不像想象中那么大。市場在擴(kuò)大、技術(shù)在進(jìn)步、人才在增加，隨著國家扶持力度的加大及民營企業(yè)投入的增長，國產(chǎn)伺服必將迎來自己的“春天”。曾經(jīng)有位業(yè)內(nèi)人士談到國產(chǎn)伺服的情景時(shí)表示，60%靠技術(shù)，40%靠市場。國內(nèi)伺服企業(yè)過多地關(guān)注在低價(jià)格的競爭中，迫使彼此之間疲與爭斗，而無暇顧及技術(shù)研發(fā)?？上驳氖?，以埃斯頓為代表的國內(nèi)伺服企業(yè)正不斷增加人力、物力、財(cái)力的投入，奮起直追，期待超越！
（轉(zhuǎn)載）
