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1.伺服电控领域的国内外产业简单介绍
本文首先对伺服电控系统的组成进行简单介绍,并罗列市场上涉及伺服电控系统的主流制造商。其次介绍国内外伺服电机的研究现状,并选取以华中数控、广州数控、南京埃斯顿自动化、英威腾、汇川技术、台达伺服等国内制造商进行产品优势分析,以及各制造商的对比分析。同时选取以日本安川、三菱,德国西门子、伦茨,瑞典ABB,美国艾默生等国外制造商进行产品优势分析,以及各制造商的对比分析。最后,综合分析各制造商的伺服产品在物流分拣系统的优势并进行总结。 2.伺服电控领域的国内外产业分布情况 按照功率大小目前可以分为小型伺服、中型伺服和大型伺服系统。 小型伺服产品(功率小于1KW),主要应用于工业机器人、电子制造、纺织包装设备等小型机械。目前在市场上占有领先地位的厂商是松下、三菱和台达。 中型伺服产品(功率范围在1-7.5KW),主要应用于铣床、注塑机等领域。在中型伺服市场,安川以其出色的产品性能和准确的市场定位,占有领先地位。安川伺服产品线完善,覆盖大、中、小型各条产品线,可供用户选择范围广泛,而且产品性能优良,在国内行业内拥有较好口碑。其产品在机床、电梯、起重、电子等行业有广泛应用。同时三菱、台达、松下等厂家在强化其小型伺服在中国 OEM 的市场地位基础上,积极开拓中型伺服市场,目前初具成效; 大型伺服产品(功率大于7.5KW),主要用于驱动重型机械设备。大型伺服的市场主要供应商是西门子、博世力士乐。西门子在高端伺服市场具有传统优势,凭借其数控系统在机床行业的广泛应用,带动其伺服系统有较高增长率。在智能分拣系统的研究中,伺服产品应用于自动分拣机上,主要是涉及小型和中型伺服产品。 3.伺服电控领域的国内产业分布情况与主流制造商 我国伺服电机和驱动控制器的发展相对滞后,因此伺服电控市场主要份额被欧美和日本的外企所占据。自2013年以来,得益于产业升级带来的积极影响,国内伺服电机自主支撑能力已经形成。2015年首次提出供给侧改革,企业开始往高端制造和高精度伺服电控迈进,但是目前所拥有产品功率大部分在22kW以内。目前国内拥有超过20个更大规模的伺服品牌,其中比较好的国内制造商主要是华中数控、广州数控、南京埃斯顿自动化、英威腾、汇川技术、台达伺服。 华中数控在数控伺服领域是国内具有较强研发实力的企业之一,其主导产品有:数控系统、伺服驱动、红外热像仪等产品。 华中数控系统是基于通用PC的数控装置,有三大系列产品:世纪星系列、小博士系列、华中I型系列。其中,华中I型系列为高档高性能数控装置,为满足市场要求,开发了世纪星系列、小博士系列高性能经济型数控装置。世纪星系列采用通用原装进口嵌入式工业Pc机,彩色LCD液晶显示器,内置式PLC,可与多种伺服驱动单元配套使用。小博士系列为外配通用PC机的经济型数控装置。其中伺服驱动有HSV系列的伺服驱动单元,其中将伺服驱动和电源模块IPM进行集成,因而具有结构紧凑、集成度高、可靠性好。 1.1产品介绍 160B全数字交流伺服驱动单元,如图1所示。HSV-160B是武汉华中数控股份有限公司继HSV-9型、HSV-11型、HSV-16型、HSV-160型之后,推出的一款全数字交流伺服驱动单元。HSV-160B采用最新运动控制专用数字信号处理器(DSP和智能化功率块(IPM)等当今最新技术设计,因而操作简单、可靠性高、体积小巧,易于安装。 图1 HSV-160B全数字交流伺服驱动单元 1.2产品特点
20世纪80年代在我国处于改革开放初期阶段,国外美、日、德等工业大国的伺服研究机构和企业就早已经不间断推出并享有自主知识产权的伺服控制产品,做得比较著名的伺服电机有德国西门子,日本安川、三菱等。外国伺服厂商在高速、高精密电子技术方面做的相当优异,其中部分伺服的产品可以依靠同轴电缆来进行通信,且以不低于5Mbit/s的传送运动速度,这也极大地减少信号传输的延迟。同时,抗干扰能力也相当大地得到增强。目前比较好的国外制造商主要是日本安川、三菱、松下、三洋,德国西门子、伦茨、博士力士力,瑞典ABB,美国艾默生,韩国三星、LG等。 1.日本安川(企业官网:https://www.yaskawa.co.jp/) 日本YASKAWA安川电机成立于1915年7月16日,总部设在日本福冈县北九州市,世界上最大的工业机器人制造商之一,全球28个国家设有办事处,约有14000名员工。安川电机以驱动控制、运动控制、机器人和系统工程四大事业为轴心,为几乎所有行业和机器人应用提供自动化产品和解决方案。安川的主营产品有:安川变频器、安川伺服电机、安川机器人、安川电机、安川运动控制器等。 自安川相继推出D、R、M、F、S、H、C、G八个系列的变频器产品,其中D系列适用于数控机床(最高转速为1000r/min,力矩为0.252.8N.m),R系列适用于机器人(最高转速为3000r/min,力矩为0.0160.16N.m)。并且控制方式由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制,将力矩波动由24%降低到7%,一度提高了伺服系统运行的可靠性。安川八个系列(功率范围为0.05~6kW)较完整的体系,几乎满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。 近年来安川推出的伺服电机种类有Σ-Ⅰ,Σ-Ⅱ,Σ-Ⅲ,Σ-Ⅴ四大系列,其中Σ-Ⅴ系列在国内受众最为广泛。下面以安川MP系列运动控制器+Σ-Ⅴ系列伺服这款伺服电控系统进行讲解,同时以产品在搬运设备方面具体应用效果。 1.1产品介绍 MP3300控制器及Σ-7系列 安川控制器MP3300作为MP2000系列的后续机型,是同步扫描速度很高的机器控制器。通过和AC伺服Σ-7系列组合,向客户的设备提供系统方案,满足客户的使用需求。其中,MP3300控制器配备高速CPU以实现高速、高精度控制。与支持MECHATROLINK-III的设备连接后,可轻松构建高速、多轴系统。 图1 MP3300控制器实物图 图2 Σ-7系列产品实物图 1.2产品特点 图1中的MP3300控制器在2014年投放中国市场,可以实现同行业内最快的同步扫描,并MP3300控制器具备以下产品优势: 1.性能更优异 利用系统综合操作工具软件MPE720 Ver.7,在短时间内即可完成多轴系统的调整。还可轻松地在现有的顺控系统中添加运动系统。 2.操作更方便 扩充使用环境规格、扩大了使用范围。此外,还可监视运动系统的电量,有助于节能。 3.更耐环境、更环保 简化了装置运行状态等大容量数据的存取,提高了生产现场的可追踪性。新设有使用了云服务、QR代码、智能手机等的服务,产品信息的保存和管理越来越方便。 4.安全性更高 配备有温度传感器,可检出温度异常,保护设备。还可通过监视运动系统的温度状况,及早发现系统的异常,防患于未然。为了防止发生向海外出口产品时经验技术外流等问题,进一步加强了安全措施。 5.实用性更强 可使用MP2000系列的选购模块及应用程序,顺利完成向MP3300的转换。 6.配套产品阵容更庞大 以AC伺服驱动器为首,备有丰富的配套产品。 7.兼容性更广 可使用MP2000系列的选购模块及应用程序,顺利完成向MP3300的转换。 图2中Σ-7系列产品的七大优势如下: 1.设备性能大幅提高 Σ-7S单轴伺服单元速度频率响应3.1kHz,依次发布EX/FT规格,强化了振动抑制功能。Σ-7W双轴一体伺服单元(200W2轴—1kW2轴)速度频率响应1.6kHZ,强化振动抑制功能。Σ-7伺服电机更加小巧,约为以往机型的80%,配备高分辨率24bit编码器,最大转矩350%。 2.设计便利性大幅提高 安川独创的“免调整功能”,在最大30倍的负载下动作时不会产生振动,即使在动作过程中变更负载,动作依然稳定。 3.耐环境性能大幅提高 适用于AC240V,适用海拔高度提至2000米,适用最高环境温度提高到60℃,部分单品防水保护结构提高到IP67。 4.让客户放心使用 产品符合功能安全标准IEC61508 SIL3,在日本国内尚属首家。 5.丰富的辅助功能 支持定制信息的管理和使用,必要时可立即使用所需信息。加强生命周期的维护服务;符合客户所需规格的产品1台起订;支持产品的管理和维护;加强故障排除;监控运行情况,进行有计划的维护。 6.完备的产品系列 7.兼容性大幅提高 确保与以往产品的兼容性,替换新品后,可提高装置性能。 产品介绍 产品特点MP3300控制器及Σ-7系列。其中Σ-7系列AC伺服驱动器包括SGM7A、SGM7J、SGM7G为主打的Σ-7系列伺服驱动器以及新开发的双轴驱动器Σ-7 W 1.控制精度更高,处理速度更快; 2.操作便利,使用安全和兼容性得到提升; 3.无需繁杂的调整作业,可快速应用与响应; 4.具备丰富的二次开发功能,支持定制化功能开发; 5.可适用苛刻的环境。 1.3产品应用 安川MP系列运动控制器+Σ-7伺服在搬运设备中的应用,其中搬运设备是指将某场所移动到其它场所的动作。如图3所示。图3中搬运设备的研究希望可以实现以下目的: 1.希望缩短工作周期; 2.希望提高定位精度; 3.提高速度后发生的晃动较小; 4.无论有无工件,执行动作均稳定。 实际伺服产品应用搬运设备中转矩脉动分析,如图4所示。图4可明显看出,该伺服产品相较于之前的有明显的改进。 图2 MP3300控制器及Σ-7系列 图3 伺服产品应用在搬运设备上 图4 产品应用减振效果图 1.4企业优势 1.拥有完备的产品系列,并且贯穿工业自动化中领域的产品; 2.产品所研发出来的以快速、高精度和高抗干扰能力著称; 3.日本国内市场份额占领最大,且可提供解决问题的系统方案能力强; 4.拥有不同功率等级和不同惯量大小的伺服电控产品; 5.安川是世界一流的传动产品制造商。 5.各主流制造商对比分析 小结 1.整体伺服产业国内利用率比起国外要低,主要还是中低端领域应用,高端依赖进口; 2.成规模化的生产现在企业较多。 |
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