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交流伺服技术能够改善生产效率和能源效率

作者:Sunny Ainapure2013.07.13阅读 2222

        伺服生产加工技术的发展趋势永远都是朝着“更小、更快、更好”的方向,在未来想必也是如此。自从交流伺服系统面世以来,生产厂商就竭尽所能地在最紧凑的设备外形下开发高速、高精度的放大器。最近几年,和能源管理、网络、预防和预测性维护以及作业人员安全性相关的功能和特性备受原始设备制造商(OEM)和最终用户的关注。他们希望能够继续借助交流伺服技术提升生产效率,同时减少作业过程中的浪费和低效现象。
        今天控制工程网版权所有,崭新的市场应用和商业机会层出不穷,例如智能电话和医疗器械生产厂商正在将交流伺服系统生产厂商逼至极限。伺服系统生产厂商必须继续找寻改革的新方法,使用各种技术,在新产品开发中实现更高的生产效率和性能。交流伺服系统设计和生产环节中的四个重要的发展趋势——半导体设计、算法、监控和设备参数预估方面的改进,加上碳化硅功率模块——将提升生产制造和工厂作业的性能等级和生产效率。
        内部的中央处理单元(CPU)和专用集成电路是交流伺服技术和性能的核心构件。交流伺服系统的速度、处理能力和响应时间是实现优越性能、提升生产力和增加产量的关键因素。全新的半导体生产制造技术使速度、精度和准确度突飞猛进。
        值得一提的是系统级芯片技术,即CPU和ASIC集成在一块芯片中,为伺服系统设计人员提供两大好处。CPU和ASIC集成之后,所需原器件数量减半CONTROL ENGINEERING China版权所有,放大器整体封装也缩小了。采用SoC技术的伺服系统生产厂家在处理速度和精度上将会有十分显著的改进,伺服系统封装尺寸能够缩小20%。


先进交流伺服系统中所使用的更快和更加智能的CPU能够对设备参数(例如设备年限)进行监控和估计控制工程网版权所有,进而提供设备诊断功能。除了能够提升能源效率,Mitsubishi Electric公司还积极地投身于碳化硅功率设备开发和应用方面的研究。

        现代控制算法来源于经典的PID理论,一直以来都是伺服控制算法的核心。新一代的控制技术继续致力于提升控制算法的智能性,实现先进的特性和作业。最近一段时间,交流伺服系统生产厂家开始在其伺服控制算法中采用诸如前馈控制之类的新技术。伺服系统生产厂家还引入了振动抑制控制功能和干扰控制功能控制工程网版权所有,来测量由设备响应所产生的摩擦,同时还能够实现一些其他的先进功能。在伺服系统控制算法中使用这些新型计算方法和新技术极大地缩短了循环时间。虽然对于控制理论的探讨在技术层面已经过于复杂,大多数OEM设计人员并不愿意或者并没有必要了解得这么深入,但是“现实世界”确实因此获得了更多的好处,例如加快了系统调整和设置,并降低了劳动力成本。
        如今,先进的交流伺服系统能够在设备生命周期内对设备参数进行监视和预估。从输入和输出之间的关系可以预估出负载的惯性,就可以对几个增益参数进行调整和校准。在制定预测性维护和预防性维护计划时这一点尤为重要,使设备在生产过程中保持在峰值性能。
        有了最新的CPU,伺服系统生产厂家能够与之前的放大器进行对比,精确地对设备的惯性不匹配和振动频率进行控制。使用一段时间后,所有设备的性能都会因日常作业、磨损和损耗以及振动而受到影响。通过对一些增益参数进行调整并采用设备共振滤波器和/或振动抑制滤波器,最终用户能够使设备性能稳定如新。
        从本质上来讲,对设备参数的准确预估帮助用户将设备维持在峰值性能水平,降低总体运营成本(TCO)并且最大化整体设备效率(OEE),通过更为有效的维护、服务和生产计划CONTROL ENGINEERING China版权所有,设备的寿命得以延长。

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