伺服发展方向讨论话题！[原创] 点击：9078 | 回复：204
发表于：2007-03-02 14:09:00
楼主
很高兴就此问题与业内朋友展开深入讨论。
在我看来，继续走低端还是开始迈向高端，这是国内伺服产业以及相关的数控甚至运控产业发展到今天不得不面临的一个两难局面。众所周知，以广数、华大电机为代表的国产数控和伺服厂商以低端战略成功地在中国市场占领了一席之地，而华中，航天和蓝天（高精）等数控国家队或经营惨淡或误入歧途，而伺服行当，目前尚无真正意义上的国家队，也没有在技术上可以和欧美日本中高端伺服抗衡的产品，至多只是在后步进时代，走着脉冲接口的低端日货进口替代之路。那么是接续低端替代之路呢？还是向中高端有所突破？这不仅仅是从事该行业的技术人员的困惑和心痛，也是该行业企业领导人的痛苦抉择。毕竟做高端不是那么容易，资金投入，技术来源，人力资源，元件供应，制造保障，市场声誉，销售成本等等都会制约走向高端之路。而且，在我看来，走向高端，是技术人员的梦想，决策人员的雷池。
单纯就伺服技术的发展而言，高精，高速，智能化，网络化等的确是方向发展，但是如何做，如何取舍，才能迅速构建出有实用价值的产品技术平台，进而开发出有市场前景的产品，却不是一两个技术人员就能够拍脑袋解决的。所以，就该问题而言，我的观点是，可以向决策者进言献策，表达看法和愿望，但最终还是应该服从公司决策，服务于公司产品战略和方向。
至于说网络化，我以为在技术上很可能是必由之路，但是欧美日本都已经天下大乱，群雄纷争了，一时间冒出那么多的总线和标准，从基于RS485的CANopen，DeviceNet，Profibus DP，Modbus，CCLink，SSCNET等等，到基于以太网的Powerlink，EtherCAT，SERCOS III，Profinet，Ethernet/IP，ModbusTCP，SynqNet等等，直至基于光纤的SERCOS，MACRO，FANUC的内部光纤总线，SSCNET II等等，甚至USB，IEEE1394（火线）等等，林林总总，令国人无所适从。有些甚至已经成了咱们的国家标准，可是对于国内产业现状又有什么指导意义和贡献呢？如果自己搞，就如浙大中控做的基于以太网的EPA，虽然挤入了国际标准的行列，可是实用性和价值又体现在哪里了？
所以到底用什么方式或遵循什么样的通讯协议，我个人以为是需要公司有统一的伺服和NC接口规范才能实施的一件大事。预研无妨，只要有资金和资源支持，但是也必须在完整的开发团队内，由NC和伺服团队共同商订，绝不是伺服一家的私事。
关于SERCOS，那是NC与伺服驱动之间实现网络化串行通讯的典范，只是过于阳春白雪，同步模式和参数系很好很全，可是要实现它，资源消耗也很大，未必是目前国内普遍愿意采用的单芯片DSP系统平台所能够支持的，而且对于国内公司的现有开发力量和组织模式而言，也未必适应。
至于CAN，完全可以用来实现驱动器间的网络通讯，CANopen和DeviceNet就是基于CAN的应用典范，不过个人以为CAN的事件触发特性和低通讯速率不足以支持高速同步应用，因而充其量只适用于无同步要求的低端领域，可以作为国内产品的下一步开发方向，令国产伺服早日走出脉冲接口一统天下的阴霾。
以上是本人的一点点看法，抛砖引玉，共同切磋了。
在我看来，继续走低端还是开始迈向高端，这是国内伺服产业以及相关的数控甚至运控产业发展到今天不得不面临的一个两难局面。众所周知，以广数、华大电机为代表的国产数控和伺服厂商以低端战略成功地在中国市场占领了一席之地，而华中，航天和蓝天（高精）等数控国家队或经营惨淡或误入歧途，而伺服行当，目前尚无真正意义上的国家队，也没有在技术上可以和欧美日本中高端伺服抗衡的产品，至多只是在后步进时代，走着脉冲接口的低端日货进口替代之路。那么是接续低端替代之路呢？还是向中高端有所突破？这不仅仅是从事该行业的技术人员的困惑和心痛，也是该行业企业领导人的痛苦抉择。毕竟做高端不是那么容易，资金投入，技术来源，人力资源，元件供应，制造保障，市场声誉，销售成本等等都会制约走向高端之路。而且，在我看来，走向高端，是技术人员的梦想，决策人员的雷池。
单纯就伺服技术的发展而言，高精，高速，智能化，网络化等的确是方向发展，但是如何做，如何取舍，才能迅速构建出有实用价值的产品技术平台，进而开发出有市场前景的产品，却不是一两个技术人员就能够拍脑袋解决的。所以，就该问题而言，我的观点是，可以向决策者进言献策，表达看法和愿望，但最终还是应该服从公司决策，服务于公司产品战略和方向。
至于说网络化，我以为在技术上很可能是必由之路，但是欧美日本都已经天下大乱，群雄纷争了，一时间冒出那么多的总线和标准，从基于RS485的CANopen，DeviceNet，Profibus DP，Modbus，CCLink，SSCNET等等，到基于以太网的Powerlink，EtherCAT，SERCOS III，Profinet，Ethernet/IP，ModbusTCP，SynqNet等等，直至基于光纤的SERCOS，MACRO，FANUC的内部光纤总线，SSCNET II等等，甚至USB，IEEE1394（火线）等等，林林总总，令国人无所适从。有些甚至已经成了咱们的国家标准，可是对于国内产业现状又有什么指导意义和贡献呢？如果自己搞，就如浙大中控做的基于以太网的EPA，虽然挤入了国际标准的行列，可是实用性和价值又体现在哪里了？
所以到底用什么方式或遵循什么样的通讯协议，我个人以为是需要公司有统一的伺服和NC接口规范才能实施的一件大事。预研无妨，只要有资金和资源支持，但是也必须在完整的开发团队内，由NC和伺服团队共同商订，绝不是伺服一家的私事。
关于SERCOS，那是NC与伺服驱动之间实现网络化串行通讯的典范，只是过于阳春白雪，同步模式和参数系很好很全，可是要实现它，资源消耗也很大，未必是目前国内普遍愿意采用的单芯片DSP系统平台所能够支持的，而且对于国内公司的现有开发力量和组织模式而言，也未必适应。
至于CAN，完全可以用来实现驱动器间的网络通讯，CANopen和DeviceNet就是基于CAN的应用典范，不过个人以为CAN的事件触发特性和低通讯速率不足以支持高速同步应用，因而充其量只适用于无同步要求的低端领域，可以作为国内产品的下一步开发方向，令国产伺服早日走出脉冲接口一统天下的阴霾。
以上是本人的一点点看法，抛砖引玉，共同切磋了。
发表于：2007-03-03 20:59:00
4楼
其实这个话题源于一位数控界朋友的问题，他在一家规模较大的，也有点实力，很想从事自主开发的业内企业从事伺服开发工作，其问题原文为：
“随着项目深入，对于伺服驱动发展方向有点迷茫，有人提出会向高精高速，智能化，网络化等方向发展。感觉有点笼统，没有具体。比如说网络化，到底用什么方式或遵循什么样的通讯协议才能实现。最近偶尔看到《SERCOS 驱动程序设计及应用》这本书，主要是介绍CNC如何与伺服驱动通讯的，网络化是指这个吗？或是用CAN总线实现驱动器间的网络通讯。本人以后想开发这方面的功能，请指点指点！”
在回答这位朋友的问题时萌生了上述想法，所以贴出来与大家商榷。
“随着项目深入，对于伺服驱动发展方向有点迷茫，有人提出会向高精高速，智能化，网络化等方向发展。感觉有点笼统，没有具体。比如说网络化，到底用什么方式或遵循什么样的通讯协议才能实现。最近偶尔看到《SERCOS 驱动程序设计及应用》这本书，主要是介绍CNC如何与伺服驱动通讯的，网络化是指这个吗？或是用CAN总线实现驱动器间的网络通讯。本人以后想开发这方面的功能，请指点指点！”
在回答这位朋友的问题时萌生了上述想法，所以贴出来与大家商榷。
发表于：2007-03-06 09:36:00
14楼
如果数控系统的底层组件的技术起点高，那么发展数控技术相对应该快捷一些吧，再说如果底层组件技术不到位，高性能数控系统只是空谈。不光在自动化领域，只有全部基本组件性能良好，系统的性能才会好，否则性能不佳的系统组件将成为系统瓶颈。
对于伺服技术，国内最大的差距在于电力电子技术、控制策略和设计制造水平方面，前二者需要大量的资金、人力资源投入和时间的积累，参考国外产品可能是一个捷径，但是只能跟随，无法超越。制造技术可以通过引进先进加工设备迅速提高。
材料技术是伺服技术的核心之一，国内磁性材料技术方面并不落后于欧美和日本，只是产业化运用方面滞后，日本伺服电机使用稀土合金材料永磁体的时候，国内一些伺服电机厂商还在使用铁氧永磁体，而日本的稀土材料全部来自中国。
对于伺服技术，国内最大的差距在于电力电子技术、控制策略和设计制造水平方面，前二者需要大量的资金、人力资源投入和时间的积累，参考国外产品可能是一个捷径，但是只能跟随，无法超越。制造技术可以通过引进先进加工设备迅速提高。
材料技术是伺服技术的核心之一，国内磁性材料技术方面并不落后于欧美和日本，只是产业化运用方面滞后，日本伺服电机使用稀土合金材料永磁体的时候，国内一些伺服电机厂商还在使用铁氧永磁体，而日本的稀土材料全部来自中国。
发表于：2007-03-06 12:24:00
15楼
看来Analyst031是个行家里手！对数控系统的认识颇有高度，而且对伺服的看法也完全正确。
在此，我想补充一点关于伺服的看法。在我看来，国内伺服产业的瓶颈在于电机的设计制造水平和包括控制算法在内的伺服软件这两点。
电机的设计制造水平往往是大家容易忽略的因素，其实不然，举一个例子，曾经看过Sanyo Denki的伺服说明书，上面列出了某款新型伺服电机和旧型号在推力波动上的差别，新的为额定推力的0.15％，而旧的为1.5％，这样的指标国内目前产品肯定是达不到的，甚至很多做伺服的人还认识不到。大家估计都或多或少地转过欧美日本电机的轴，空载平滑程度足以另电机在松手后，自由转动片刻，而目前国内伺服电机的定位力有哪个不是明显的？所以电机的电磁设计水平和能力，以及电机制造工艺和材料，决定电机的性能水平，如出力平稳性，反电势正弦度，出力体积比，发热，噪声，动平衡等等。其中永磁材料和硅钢片材料水平和选用都直接影响电机性能。现在有些厂商为了降成本，就用低规格的冷轧硅钢片，甚至热片轧硅钢，有的恨不得用钢板（当然不是用在伺服里，而是用于某款节能空调，也不知它们的节能标志是怎么搞到的？！）
再说软件，还从SERCOS说起，它定义了相当完备的参数和指令体系，合计标准IDN号超过1000，在看看国内，多数厂家的伺服参数不超过100个，而且还反问要那么多参数干什么使？参数的完备与否，验证这伺服功能的完备性，也考验着伺服性能。比如印刷领域的无轴传动应用，电机反馈分辨率几乎都在每转数百万以上，其目的并非为了位置分辨率，而是为了满足高速运行时精细的速度调整需要，这种需求在高精度机床应用中同样存在，却往往不为国内认识。其实国内伺服在软件的框架和可扩展性，控制策略，算法性能，以及伺服功能实现等方面也还很初级。
在此，我想补充一点关于伺服的看法。在我看来，国内伺服产业的瓶颈在于电机的设计制造水平和包括控制算法在内的伺服软件这两点。
电机的设计制造水平往往是大家容易忽略的因素，其实不然，举一个例子，曾经看过Sanyo Denki的伺服说明书，上面列出了某款新型伺服电机和旧型号在推力波动上的差别，新的为额定推力的0.15％，而旧的为1.5％，这样的指标国内目前产品肯定是达不到的，甚至很多做伺服的人还认识不到。大家估计都或多或少地转过欧美日本电机的轴，空载平滑程度足以另电机在松手后，自由转动片刻，而目前国内伺服电机的定位力有哪个不是明显的？所以电机的电磁设计水平和能力，以及电机制造工艺和材料，决定电机的性能水平，如出力平稳性，反电势正弦度，出力体积比，发热，噪声，动平衡等等。其中永磁材料和硅钢片材料水平和选用都直接影响电机性能。现在有些厂商为了降成本，就用低规格的冷轧硅钢片，甚至热片轧硅钢，有的恨不得用钢板（当然不是用在伺服里，而是用于某款节能空调，也不知它们的节能标志是怎么搞到的？！）
再说软件，还从SERCOS说起，它定义了相当完备的参数和指令体系，合计标准IDN号超过1000，在看看国内，多数厂家的伺服参数不超过100个，而且还反问要那么多参数干什么使？参数的完备与否，验证这伺服功能的完备性，也考验着伺服性能。比如印刷领域的无轴传动应用，电机反馈分辨率几乎都在每转数百万以上，其目的并非为了位置分辨率，而是为了满足高速运行时精细的速度调整需要，这种需求在高精度机床应用中同样存在，却往往不为国内认识。其实国内伺服在软件的框架和可扩展性，控制策略，算法性能，以及伺服功能实现等方面也还很初级。
发表于：2007-03-06 13:02:00
16楼
继续波恩的话说：
伺服是高性能数控系统的关键执行部件，没有高性能伺服，高性能的数控将无从谈起。但高性能的具体含义是什么，具体指标是什么，如何测试和评价都是问题。国内现在的评价还停留在试切，测量试件的精度上来综合评价数控系统的优劣，这种评价方法混淆了许多问题。
国产伺服产品功能差距的内在原因是伺服控制模型简单和工程化能力差。模型简单的根本原因在于对控制本身的认知浅。很多单位花了很多时间，还在解决一些很基本的问题，包括主回路和控制运算核的软硬件问题。又有多少单位对伺服本身的控制问题有深入的研究呢？工程化的问题是许多技术领域的共性问题，源于技术组织和管理问题，不多赘述了。
我觉得还是伺服技术涉及的基本问题更多。虽然数控系统在复杂程度上好像比伺服系统复杂，工程规模比伺服大，但数控系统更接近于应用系统，基础研究很有限，工程开发的色彩更浓重。而伺服系统我觉得还有许多基础问题要研究。就如谈到电机的问题，直接与伺服关联的是控制对象建模的问题。
可以说伺服上存在单元技术需要研究，突破；而数控系统是更多工程化开发和技术组织问题。
伺服是高性能数控系统的关键执行部件，没有高性能伺服，高性能的数控将无从谈起。但高性能的具体含义是什么，具体指标是什么，如何测试和评价都是问题。国内现在的评价还停留在试切，测量试件的精度上来综合评价数控系统的优劣，这种评价方法混淆了许多问题。
国产伺服产品功能差距的内在原因是伺服控制模型简单和工程化能力差。模型简单的根本原因在于对控制本身的认知浅。很多单位花了很多时间，还在解决一些很基本的问题，包括主回路和控制运算核的软硬件问题。又有多少单位对伺服本身的控制问题有深入的研究呢？工程化的问题是许多技术领域的共性问题，源于技术组织和管理问题，不多赘述了。
我觉得还是伺服技术涉及的基本问题更多。虽然数控系统在复杂程度上好像比伺服系统复杂，工程规模比伺服大，但数控系统更接近于应用系统，基础研究很有限，工程开发的色彩更浓重。而伺服系统我觉得还有许多基础问题要研究。就如谈到电机的问题，直接与伺服关联的是控制对象建模的问题。
可以说伺服上存在单元技术需要研究，突破；而数控系统是更多工程化开发和技术组织问题。
发表于：2007-03-31 12:41:00
18楼
这段时间越发觉得，伺服对于数控而言，关键在于伺服和电机性能，与数控系统对接的方便程度，数据传输能力，参数的透明程度，参数整定和负载自适应能力，以及伺服间等时同步能力。
而对于广义运控而言，才是更大的市场空间，关键在于功能，当然也强调必要的性能以适应某些特殊行业应用，比如无轴印刷，必要的功能包括点到点控制，多段点位和速度控制，全功能的电子齿轮，全功能的电子凸轮；另外，就是接口，除传统的模拟就口，脉冲接口外，还需要多种现场总线的接入能力，包括各种工业以太网的接入能力等等，以及通过总线技术实现伺服间同步的能力，尤其是等时同步能力。
然而很多方面，还不是国内伺服厂商具备的能力，也不是短时间内能够解决和具备的能力。
所以，还得加油啊！
而对于广义运控而言，才是更大的市场空间，关键在于功能，当然也强调必要的性能以适应某些特殊行业应用，比如无轴印刷，必要的功能包括点到点控制，多段点位和速度控制，全功能的电子齿轮，全功能的电子凸轮；另外，就是接口，除传统的模拟就口，脉冲接口外，还需要多种现场总线的接入能力，包括各种工业以太网的接入能力等等，以及通过总线技术实现伺服间同步的能力，尤其是等时同步能力。
然而很多方面，还不是国内伺服厂商具备的能力，也不是短时间内能够解决和具备的能力。
所以，还得加油啊！
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