l  伺服复杂控制

1) 按不同的控制原理分

按不同的控制原理，伺服系统可分为开环、闭环和半闭环等伺服系统。

(1) 开环伺服系统(open loop)

若控制系统没有检测反馈装置则称为开环伺服系统。它主要由驱动电路、执行元件和被控对象三大部分组成。常用的执行元件是步进电机，通常以步进电机作为执行元件的开环系统是步进式伺服系统，在这种系统中，如果是大功率驱动时，用步进电机作为执行元件。驱动电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的信号。开环伺服系统结构简单，但精度不是很高。

目前，大多数经济型数控机床采用这种没有检测反馈的开环控制结构。近年来，老式机床在数控化改造时，工作台的进给系统更是广泛采用开环控制，这种控制的结构简图如图1.3所示。

图1.3 开环伺服系统结构简图

数控装置发出脉冲指令，经过脉冲分配和功率放大后，驱动步进电机和传动件的累积误差。因此，开环伺服系统的精度低，一般可达到0.01mm左右，且速度也有一定的限制。虽然开环控制在精度方面有不足，但其结构简单、成本低、调整和维修都比较方便，另外，由于被控量不以任何形式反馈到输入端，所以其工作稳定、可靠，因此，在一些精度、速度要求不很高的场合，如线切割机、办公自动化设备中还是获得了广泛应用。

(2) 半闭环伺服系统(Semi-closed loop)

通常把安装在电机轴端的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统，由于电机轴端和被控对象之间传动误差的存在，半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。

如图1.4所示是一个半闭环伺服系统的结构简图。

图1.4 半闭环伺服系统简图

工作台的位置通过电机上的传感器或是安装在丝杆轴端的编码器间接获得，它与全闭环伺服系统的区别在于其检测元件位于系统传动链的中间，故称为半闭环伺服系统。显然，由于有部分传动链在系统闭环之外，故其定位精度比全闭环的稍差。但由于测量角位移比测量线位移容易，并可在传动链的任何转动部位进行角位移的测量和反馈，故结构比较简单，调整、维护也比较方便。由于将惯性质量很大的工作台排除在闭环之外，这种系统调试较容易、稳定性好，具有较高的性价比，被广泛应用于各种机电一体化设备。

(3) 全闭环伺服系统(Full-closed loop)

全闭环伺服系统主要由执行元件、检测元件、比较环节、驱动电路和被控对象五部分组成。在闭环系统中，检测元件将被控对象移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节。常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码器等。

如图1.5是一个全闭环伺服系统，安装在工作台上的位置检测器可以是直线感应同步器或长光栅，它可将工作台的直线位移转换成电信号，并在比较环节与指令脉冲相比较，所得到的偏差值经过放大，由伺服电机驱动工作台向偏差减小的方向移动。若数控装置中的脉冲指令不断地产生，工作台就随之移动，直到偏差等于零为止。

图1.5 全闭环系统结构简图

全闭环伺服系统将位置检测器件直接安装在工作台上，从而可获得工作台实际位置的精确信息，定位精度可以达到亚微米量级，从理论上讲，其精度主要取决于检测反馈部件的误差，而与放大器、传动装置没有直接的联系，是实现高精度位置控制的一种理想的控制方案。但实现起来难度很大，机械传动链的惯量、间隙、摩擦、刚性等非线性因素都会给伺服系统造成影响，从而使系统的控制和调试变得异常复杂，制造成本亦会急速攀升。因此，全闭环伺服系统主要用于高精密和大型的机电一体化设备。

l  直线驱动系统

直线进给伺服驱动是采用直线交流伺服电动机实现。直线交流伺服电动机可视为将旋转电动机定子沿径向剖开，并将圆周展开成直线作初级，用一导电金属平板代替转子作次级，就构成了直线电动机。在初级中嵌入三相绕组制成动子，与机床移动工作台相连，次级作为定子固定在机床导轨上，两者之间保持约1mm的气隙。目前已开始应用于数控机床上的直线电动机主要有感应式直线交流伺服电动机和永磁式直线交流伺服电动机。

a)       直线电机

(1) 感应式直线交流伺服电动机

    感应式直线交流伺服电动机通常由SPWM变频供电，采用次级磁场定向的矢量变换控制技术，对其运动位置、速度、推力等参量进行快速而又准确的控制。由于感应式直线伺服电动机的初级铁心长度有限，纵向两端开断，在两个纵向边缘形成“端部效应”(end effect)，使得三相绕组之间互感不相等，引起电动机的运行不对称。消除这种不对称的方法有三种：

• 同时使用三台相同的电动机，将其绕组交叉串联，这样可获得对称的三相电流；
• 对于不能同时使用三台电动机的场合，可采用增加极数的办法来减小各相之间的差别；
• 在铁心端部外面安装补偿线圈。

    (2) 永磁式直线伺服电动机

    永磁式直线伺服电动机的次级是采用高能永磁体，电动机采用矩形波或正弦波电流控制，由IGBT组成的电压源逆变器供电，PWM调制。当向动子绕组中通入三相对称正弦电流后，直线电动机产生沿直线方向平移并呈正弦分布的行波磁场，与永磁体的励磁磁场相互作用产生电磁推力，推动动子沿行波磁场运动的相反方向作直线运动。其控制系统的基本结构是PID组成的速度?电流双闭环控制，直接受控的是电流，通常采用id=0的控制策略，使电磁推力与id具有线性关系。

    直线进给伺服驱动技术最大的优点是具有比旋转电动机大得多的加、减速度(可达10～30倍)，能够在很高的进给速度下实现瞬时达到设定的高速状态和在高速下瞬时准确停止运动。加减速过程的缩短，可改善加工表面质量，提高刀具使用寿命和生产效率；减少了中间环节，使传动刚度提高，有效地提高了传动精度和可靠性，而且进给行程几乎不受限制。

交流伺服在我国的发展历史

我国从1970年代开始跟踪开发交流伺服技术，主要研究力量集中在高等院校和科研单位，以军工、宇航卫星为主要应用方向，不考虑成本因素。主要研究机构是北京机床所、西安微电机研究所、中科院沈阳自动化所等。80年代之后开始进入工业领域，直到2000年，国产伺服停留在小批量、高价格、应用面狭窄的状态，技术水平和可靠性难以满足工业需要。2000年之后，随着中国变成世界工厂、制造业的快速发展为交流伺服提供了越来越大的市场空间，国内几家单位开始推出自己品牌的交流伺服产品。目前国内主要的伺服品牌或厂家有森创（和利时电机）、华中数控、广数、南京埃斯顿、兰州电机厂等。其中华中数控、广数等主要集中在数控机床领域。

技术状况

当前国内外交流伺服产品的水平

交流伺服系统的相关技术，一直随着用户的需求而不断发展。电动机、驱动、传感和控制技术等关联技术的不断变化、造就了各种各样的配置。就电动机而言，可以采用盘式电机、无铁芯电机、直线电机、外转子电机等，驱动器可以采用各种功率电子元件，传感和反馈装置可以是不同精度、性能的编码器、旋变和霍尔元件甚至是无传感器技术，控制技术从采用单片机开始，一直到采用高性能DSP和各种可编程模块，以及现代控制理论的实用化等等。我们从2005年11月在德国纽伦堡举办的SPS/IPC/Drives展览上可以看到世界范围内电气驱动、运动控制和相关软件的最新情况，其中交流伺服产品的亮点很多，代表了当前的国际水平。这里仅仅摘录几条，相对应的，国内厂商的研发动向也对比进行说明。

?   贝加莱（B&R）工业自动化公司推出的AcoposMulti驱动系统采用模块化的可扩展结构，每个轴模块可以提供1到2个伺服轴控制，并集成了一个24VDC的辅助电源模块，为驱动器、控制器和外围设备提供了一个到直流总线的链接，来获得开路、短路和过载保护。其他特性包括通过空气，油或水进行冷却的模块化设计，通过一个能量再生系统确保环境的安全性。在国内，我们还没有看到有厂商进行类似的模块式设计，并在产品中融入机器安全概念。

?   艾尔默（Elmo）公司展出了一系列伺服驱动器与控制器，包括最新的微型数字伺服驱动器Whistle。这些火柴盒大小的驱动器尺寸虽仅为：5 x 4.6 x 1.5cm，但却能提供0.5 kW的连续功率（或1kW的峰值功率）。为当今市场上最高功率密度与智能的伺服驱动器。相对应的，国内只有和利时电机公司推出了类似的智能数字伺服控制器——蜂鸟系列，该驱动器接受24V～48VDC输入，可以提供250W的连续功率和500W的峰值功率，尺寸为10x8x2cm，功率密度和Whistle相比有差距。但是集成了高性能32位RISC芯片，提供RS232、485串行通讯控制功能和32条运动指令，包括高级的圆弧插补指令，采用14位绝对值磁性编码器。07年预计推出带16位绝对编码器的无刷伺服电机和带CAN通讯的驱动模块。

?   艾默生控制技术（Emerson Control Techniques）公司展出了Unidrive及其他交、直流驱动器产品。Unidrive 驱动器覆盖功率范围从0.55~675 kW，变换不同的控制软件可以驱动异步电机、永磁同步伺服电机和无刷直流电机。额定输出功率为0.25~11 kW 的Varmeca型集成可变速度电机与可变速度驱动器 (VSD)，具有闭环矢量与分布式 (Proxdrive) 两个版本。值得注意的是适合在潜在爆燃性气体中工作的VSD系统 (ATEX)。而额定输出功率为 0.55~400 kW的FLSD驱动器，则据称能在IIB类或IIC区1类2分类气体中工作。相对应的，国内伺服驱动器厂商的产品功率范围多在10KW以下，而且没有特殊防护等级的商品化产品面世，这方面国内外的差距很大，也是未来国内伺服厂商差异化竞争的方向。

?   Rockwell Automation公司展出了PowerFlex驱动技术。PowerFlex的发展路线图显示，将于2006~07年出现的“公共工业协议 (CIP) 运动应用协议”，有望无缝同步在同一系统中运行的多轴伺服与变频驱动器中。在适合运动控制的工业协议方面，我们还看到Beckhoff的EtherCAT，B&R的PowerLink, Danaher下面的MEI开发的SynqNet，Siemens的ProfiNet，还有久负盛名的Sercos已经发展到SercosIII。这些通讯协议都为多轴实时同步控制提供了可能性，也被一些高端伺服驱动器集成进去。在国内，甚至CAN这样的中低端总线也没有变成伺服驱动器的标准配置，采用高性能实时现场总线的商品化驱动器还没有出现。这一方面是因为我们的伺服基本性能还没有达到相应的水准，另一方面也是因为市场还没有发育到这个程度。可喜的是，我们已经看到一些单位进行了有益的研发实践，一方面消化国外的先进技术，一方面尝试推出自己的总线标准。和利时电机预计在自己的下一代伺服产品中集成多种可选的通讯模块，其中包括CAN、USB、Fireware和Sercos，还有和利时电机和北航联合开发的CANsmc（用于多轴同步运动控制的总线），基于蓝牙无线通讯的模块也在研发中。中科院沈阳高档数控研发中心等个别单位也研发了自己的运动控制总线协议。

?   施奈德电气（Schneider Electric）这次展出的Lexium 05型伺服控制器具有和VFD变频器一样外形，目标是低成本应用。实际上，利用变频器的批量生产能力推出低端伺服，已经成为一些厂商的竞争手段。该公司旗下的Berger Lahr品牌在其展台上随处可见。其智能、集成电机与控制器产品 (Icla) 主要有以下三个电机版本：步进电机、交流伺服电机与三相无刷直流电机。Icla（来源于“集成、闭环、执行器”的首字母缩写）将电机、位置控制、功率电子与反馈集成在一个紧凑单元中。这种一体化设计的思路在美国的Animatics等公司身上也体现得很明显，来自德国的AMK公司也有类似的产品。这是真正的机电一体化产品，为设计者带来了一系列的工程挑战，包括电磁兼容、热控制、元器件小型化、特殊的结构设计等。在国内，没有见到有厂商推出自主知识产权的产品。

?   包米勒（Baumuller）公司提供的带集成行星齿轮传动系的高性能伺服电机，拥有高达98％的效率和很低的噪音；直接驱动型高力矩伺服电机，可以在100～300rpm范围内输出13500Nm。在国内，我们看到和利时电机公司在其海豚系列低压无刷伺服电机系列中提供了类似的带集成行星齿轮减速器的产品，深圳步进也宣称可以提供带减速器的步进化伺服电机。在直接驱动力矩电机市场，成都精密电机厂可以提供定制化的电机组件，但是需要客户另外加装反馈装置和第三方驱动器。

?   安川电机欧洲公司（Yaskawa Electric Europe，YEE）展出了其广受欢迎的通用Sigma II型伺服电机。YEE的其他进展包括正在开发中的额定功率0.5~5 kW防爆及遵循ATEX标准的交流伺服电机。安川公司的另一项开发成果是输出功率高达500 kW的高功率伺服电机。该项目的商品化预计将于2007年完成。从中我们可以看到国际大厂向专用化、大型化伺服发展的动向。

技术发展方向

现代交流伺服系统，经历了从模拟到数字化的转变，数字控制环已经无处不在，比如换相、电流、速度和位置控制；采用新型功率半导体器件、高性能DSP加FPGA、以及伺服专用模块（比如IR推出的伺服控制专用引擎）也不足为奇。国际厂商伺服产品每5年就会换代，新的功率器件或模块每2～2.5年就会更新一次，新的软件算法则日新月异，总之产品生命周期越来越短。总结国内外伺服厂家的技术路线和产品路线，结合市场需求的变化，可以看到以下一些最新发展趋势。

高效率化

尽管这方面的工作早就在进行，但是仍需要继续加强。主要包括电机本身的高效率比如永磁材料性能的改进和更好的磁铁安装结构设计，也包括驱动系统的高效率化，包括逆变器驱动电路的优化，加减速运动的优化，再生制动和能量反馈以及更好的冷却方式等。

直接驱动

直接驱动包括采用盘式电机的转台伺服驱动和采用直线电机的线性伺服驱动，由于消除了中间传递误差，从而实现了高速化和高定位精度。直线电机容易改变形状的特点可以使采用线性直线机构的各种装置实现小型化和轻量化。

高速、高精、高性能化

采用更高精度的编码器（每转百万脉冲级），更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP，无齿槽效应的高性能旋转电机、直线电机，以及应用自适应、人工智能等各种现代控制策略，不断将伺服系统的指标提高。

一体化和集成化

电动机、反馈、控制、驱动、通讯的纵向一体化成为当前小功率伺服系统的一个发展方向。有时我们称这种集成了驱动和通讯的电机叫智能化电机（Smart Motor），有时我们把集成了运动控制和通讯的驱动器叫智能化伺服驱动器。电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。但是这种方式面临更大的技术挑战（如可靠性）和工程师使用习惯的挑战，因此很难成为主流，在整个伺服市场中是一个很小的有特色的部分。

通用化

通用型驱动器配置有大量的参数和丰富的菜单功能，便于用户在不改变硬件配置的条件下,方便地设置成V/F控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流伺服电动机控制及再生单元等五种工作方式，适用于各种场合，可以驱动不同类型的电机，比如异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机，也可以适应不同的传感器类型甚至无位置传感器。可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环控制系统，也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。

智能化

现代交流伺服驱动器都具备参数记忆、故障自诊断和分析功能，绝大多数进口驱动器都具备负载惯量测定和自动增益调整功能，有的可以自动辨识电机的参数，自动测定编码器零位，有些则能自动进行振动抑止。将电子齿轮、电子凸轮、同步跟踪、插补运动等控制功能和驱动结合在一起，对于伺服用户来说，则提供了更好的体验。

网络化和模块化

将现场总线和工业以太网技术、甚至无线网络技术集成到伺服驱动器当中，已经成为欧洲和美国厂商的常用做法。现代工业局域网发展的重要方向和各种总线标准竞争的焦点就是如何适应高性能运动控制对数据传输实时性、可靠性、同步性的要求。随着国内对大规模分布式控制装置的需求上升，高档数控系统的开发成功，网络化数字伺服的开发已经成为当务之急。模块化不仅指伺服驱动模块、电源模块、再生制动模块、通讯模块之间的组合方式，而且指伺服驱动器内部软件和硬件的模块化和可重用。

从故障诊断到预测性维护

随着机器安全标准的不断发展，传统的故障诊断和保护技术（问题发生的时候判断原因并采取措施避免故障扩大化）已经落伍，最新的产品嵌入了预测性维护技术，使得人们可以通过Internet及时了解重要技术参数的动态趋势，并采取预防性措施。比如：关注电流的升高，负载变化时评估尖峰电流，外壳或铁芯温度升高时监视温度传感器，以及对电流波形发生的任何畸变保持警惕。

专用化和多样化

虽然市场上存在通用化的伺服产品系列，但是为某种特定应用场合专门设计制造的伺服系统比比皆是。利用磁性材料不同性能、不同形状、不同表面粘接结构（SPM）和嵌入式永磁（IPM）转子结构的电机出现，分割式铁芯结构工艺在日本的使用使永磁无刷伺服电机的生产实现了高效率、大批量和自动化，并引起国内厂家的研究。

小型化和大型化

无论是永磁无刷伺服电机还是步进电机都积极向更小的尺寸发展，比如20，28，35mm外径；同时也在发展更大功率和尺寸的机种，已经看到500KW永磁伺服电机的出现。体现了向两极化发展的倾向。

其他动向

发热抑制、静音化、清洁技术等。

市场状况

欧美和国内市场规模以及基本走势

根据ARC 2001年的报告，当年全球伺服驱动的市场规模是20.67亿美元，01年到06年的复合增长率在7％以上，预计全球伺服系统的市场规模在2006年会达到29亿美金左右（这个预测包括了交流伺服和步进电机）。现在回过头来看，恐怕已经不止这个数据，这中间经历了911等因素造成的02、03年的市场衰退和04年之后的恢复性增长。预计未来几年增长率会有所提高。

国内交流伺服的市场规模2006年估计在20亿人民币左右，市场规模近3年一直保持了大于25％的年复合增长率，在所有自动化产品中当属发展最快之列。而且随着世界制造业加速向中国转移，国产数控装备在国家政策的扶持下快速向高性能、高附加值发展，国产交流伺服系统的性价比快速提高，交流伺服系统的市场会继续保持快速增长的势头，预计从2007到2010年，年平均增长率会维持在20％以上。但是平均单价也将随着竞争加剧不断下降，每年大约下降10％。

中国伺服产品的用户区域主要分布在华东、华南和华北，其中华东市场（上海、江浙和山东）占45％，以广东为主的华南和以京津为主的华北各为15％左右。华中和东北大约是10％。华东市场是伺服最大的消费市场，而且这个趋势会持续下去。

伺服驱动厂商面临用户和OEM厂家不断变化的需求的挑战，伺服驱动器的上位机可以是CNC系统、通用运动控制器和PLC，还有各种嵌入式控制器，他们必须不断推出多样化的产品，满足所有运动控制领域的要求。从功率范围上，当前100W～2000W是主流，大约占整个伺服市场的70％，而10KW以下的品种占到90％。在转速范围上，大约50％的用户需要3000rpm以内的电机，另外40％需要3000～6000转，不到10％的人需要10000rpm或以上转速的电机。

分析当前国内用户的购买因素，占前三位的是稳定可靠性、价格和服务。这也说明目前国内交流伺服市场还处在较低级的阶段，对性能和功能的充分利用没有摆在重要位置。从长远来看，伺服厂商的关键成功因素应该是产品的性价比、可靠性、技术含量、以及市场份额和品牌影响力。

国内市场品牌竞争状况：

国内交流伺服市场当前品牌竞争情况和10多年前的变频器市场非常类似。当时进口（主要是日本富士和三肯）产品占据了90％以上的市场份额，经过10年的奋斗，国产变频器已经占据了中低端市场，在整个市场份额上与进口产品二分天下，并涌现了利德华福、森兰等一批有实力、也有技术的厂商，其中利德华福在大功率变频器细分市场上取得绝对的领先优势。

目前，国外品牌占据了中国交流伺服市场85％左右的份额，他们来自日本、德国和美国，日本品牌有安川、发那克（Fanuc）、三菱电机、松下、三洋、富士等；美国有罗克维尔（Rockwell Automation）、达那赫（Danaher）、帕克（Parker）等；德国有西门子（Siemens）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、施奈德（Schneider）等。其中，日本品牌以良好的性能价格比和较高的可靠性占据了超过50％的最大市场份额，在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势，而且本地化生产的策略进一步增加了在价格和快速交货方面的筹码；欧美品牌在高端设备和生产线上比较有竞争力，其市场策略是高性能、高价格，以全套自动化解决方案作为卖点，总的市场占有率大约在35％，最近这些高端品牌也不断寻找本地合作伙伴力图打入中低端市场，并不甘心被日本品牌积压市场空间。

最近2、3年来自台湾的伺服厂商在国内设厂，并加大了市场推广的力度，主要是台达和东元，其技术水平和价格水平都居于进口中端产品和国产品牌之间，在竞争中主要突出性价比优势，对国产品牌带来了新的竞争压力，市场占有率从几年前的微不足道提高到大约5％。

中国国内的品牌主要有和利时电机、华中数控、广数、兰州电机等，最近出现了南京埃斯顿、上海鄂尔多斯等厂家，粗略计算，宣称推出交流伺服产品的国产厂家不下20个。其中和利时电机面向整个自动化产业机械市场提供步进、无刷、伺服等系列产品，在技术上和品牌上有一定优势；华中数控、广数和兰电等主要集中在数控机床行业，伴随着这几年数控行业的大发展，他们的出货量也保持了快速增长，积累了相对较强的实力；国产品牌产品功率范围多在5KW以内，技术路线上与日系产品接近，目前总市场占有率在10％左右。

展望未来，随着伺服价格的不断下降、交流伺服的市场接受度不断上升，中低端市场有非常大的增长空间，因此本土厂商仍将有很大作为；同时台湾、日本厂商也将在整个市场的扩大中获益，欧美品牌的市场占有率将逐渐下降，但仍将保持很高的毛利水平。

根据机械工业研究院产业与市场研究所05年做的市场调查，目前国内市场上覆盖面最广的10个品牌分别是：西门子、三菱、安川、兰电、松下、Fanuc、华中数控、ABB，和利时电机和AB(属于Rockwell Automation)。其中西门子和三菱品牌覆盖率在30％以上，AB在3.7%，其他品牌均在10～20％之间。调查显示国产企业比如和利时电机、华中数控、兰州电机等企业，经过多年的研发推广，在这个市场中做的有声有色，在产品覆盖面上占有一席之地，但是国产品牌的客户忠诚度和影响力明显不如进口品牌。用户选择进口品牌和国产品牌的比例为大约4：1，国产品牌没有进入用户首选品牌的前5名。虽然和利时电机和华中数控分列未来需求品牌的第6位和第7位，但是面临日本和台湾产品本地化生产之后日益激烈的竞争，中小功率通用伺服产品价格持续下降，利润率越来越低。国产品牌不仅在产品的性能、质量与品种上都有所欠缺，在技术储备、生产能力和资本实力上的巨大差距更不是一两天可以弥补。国产品牌要想突围，除了需要耐心和持续投入之外，还需要在竞争策略方面走差异化路线。总之，中国品牌厂商同时面临巨大的挑战和发展机会，任重而道远。

交流伺服的行业应用

现代交流伺服系统最早被应用到宇航和军事领域，比如火炮、雷达控制。逐渐进入到工业领域和民用领域。工业应用主要包括高精度数控机床、机器人和其他广义的数控机械，比如纺织机械、印刷机械、包装机械、医疗设备、半导体设备、邮政机械、冶金机械、自动化流水线、各种专用设备等。其中伺服用量最大的行业依次是：机床、食品包装、纺织、电子半导体、塑料、印刷和橡胶机械，合计超过75％。

?   在数控机床中使用永磁无刷伺服电机代替步进电机做进给已经成为标准，部分高端产品开始采用永磁交流直线伺服系统。在主轴传动中采用高速永磁交流伺服取代异步变频驱动来提高效率和速度也成为热点。90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，高速电主轴单元转数在30000rpm～100000rpm，工作台的进给速度在分辨率为1μm时达到100m/min，甚至200m/min以上, 在分辨率为0.1μs时，在24m/min以上。当今数控机床突出高速、高精、高动态、高刚性的特点，对位置系统的要求包括：定位速度和轮廓切削进给速度；定位精度和轮廓切削精度；精加工的表面粗糙度；在外界干扰下的稳定性。这些要求的满足主要取决于伺服系统的静态、动态特性。我们已经看到国产伺服系统比如广数的产品在经济型数控机床上的广泛应用，但是在中高档数控机床上采用国产伺服系统仍然面临困难，性能是一个重要方面，还有就是稳定性和可靠性，或许品牌效应也是难以短时间逾越的障碍。

?   在机器人领域，无刷永磁伺服系统得到大量应用。工业机器人拥有多个自由度，每台工业机器人需要的电机数量在10台以上。目前世界范围内工业机器人拥有量超过100万台，机器人的需求量年增长在30％以上。国际上工业机器人采用的伺服系统属专用系统，多轴合一，模块化，特殊的散热结构，特殊的控制方式，对可靠性要求极高。国际机器人巨头都有自己的专属伺服系统配套，比如安川、松下和ABB，这方面国内差距明显。国产工业机器人厂家仍然在采用标准的进口交流伺服系统，国产伺服系统想进入工业机器人配套领域，就更加遥远。不过，我们也看到在一些特殊机器人领域，比如反恐防爆机器人、矿井救灾机器人等轻便移动机器人，采用了国产基于低压直流供电的微型无刷伺服系统，比如和利时电机的蜂鸟系列就获得了成功。当然，在更广泛的机器人领域，需要的不仅仅是交流伺服电机，还包括各种其他微特电机，如直流伺服电机、直线电机、测速发电机、旋转变压器、力矩电机等。

?   纺织行业当前应用伺服的比例很低，但却是未来交流伺服大批量应用的重要行业之一。从90年代初期至今已经15年，纺织行业技术进步主要是依靠变频化、PLC化。只有少量纺织机械采用了高档伺服技术，用于提高精度和效率，目前已有高档梳棉机、带自调匀整的并条机、新型粗纱机、数控细纱机、分条整经机、浆纱机、园网印花机等设备应用了交流伺服。无梭织机上已经开始采用带交流伺服的电子送经和电子卷取，印染设备上也要用到伺服系统。这些设备每年的伺服用量在2、3万套左右，且几乎全部是进口产品，如Lenze、Danaher、Siemens和Baumuller，还有三菱和松下等。价格是制约交流伺服大面积普及的主要因素，国产产品虽然在价格上有一定竞争优势，但是性能指标、可靠性和环境适应性等方面存在欠缺，还需要在品牌塑造、服务、交货期等方面不断改进。在如下两个方面，我们可以看到国产伺服厂家的成功案例，一个是在工业缝纫机上，近几年国产伺服控制器逐渐取代台湾和其他进口品牌变成市场主流，凭借低成本的电机、简单的低线数编码器，以及集成控制和驱动，在解决了批量稳定性之后，象上海鲍麦克斯这样的国内品牌获得了成功。每年数十万台的产量，这可能是未来几年里，低档伺服最大的市场了。另外一个紧密结合用户需求进行创新开发的案例，可以举和利时电机开发的络丝机控制系统。“络丝机”是属于织造前工序的精密工艺设备，将各种天然丝络成各种规格的柱状、宝塔形、双锥形筒子，供用于染色、整经、针织等后道工序。该公司充分利用自己在步进、无刷、伺服、运动控制、网络通讯等方面的综合技术，通过和国内最大纺机集团的密切合作，开发成功了精密络丝机控制系统，其核心是利用高动态的伺服横动电机以及数字卷绕技术，取代传统的机械传动而实现单锭化和数字化，每锭之间依靠CAN总线联系，是无轴技术应用的典范。该产品的研发成功充分体现了国内厂商的竞争能力，为国产伺服厂商开辟了参与市场竞争的新路。

?   无轴（电子轴）传动技术在印刷机上应用，也是目前全球印刷企业和机械制造商的焦点。无轴传动就是用多个单独的伺服电机取代传统的机械传动链，伺服驱动器之间依靠高速现场总线进行联系，通过软件保证各伺服轴对内部的虚拟数字电子轴保持严格同步。采用无轴传动技术为印刷机的生产制造、为印刷业服务革命带来了最佳解决方案，目前欧洲50％的凹印机采用了无轴技术，日本也有30％以上采用。其他采用无轴传动的机械包括卷筒纸印刷机、柔印机、上光机、烫金机、模切机等各类印刷设备。这一领域最顶级的伺服控制解决方案提供商是来自德国的博世力士乐、伦茨、日本的住友和奥地利的贝加莱。国内目前仅有北人和松德等个别厂家进行无轴传动印刷机的开发，部分规格的性能指标接近国际水平，但是其采用的电子轴传动伺服系统和套准控制系统均来自日本和欧洲，国内相关伺服厂家还鲜有涉足。国产伺服和控制系统要达到这个领域的要求，需要顶级的技术水平和对这个行业的透彻理解，看来还有漫长的路要走。

?   包装设备上，采用伺服控制可以提高单位时间的产量、提高资源利用率、增加品种适应性和提高产品质量，因此交流伺服在包装机械上的广泛使用只是时间问题。采用数字伺服技术的电子齿轮和电子凸轮将代替传统机械部件，随着价格的下降，成本也逐渐接近纯机械的方案。欧洲有个Elau公司专门针对包装机械设计开发数字伺服和运动控制解决方案，在大型连续包装设备方面居于领先地位，而我国尚没有出现如此专业的解决方案提供商。

?   这几年出现的新型电梯曳引机，采用永磁同步伺服电机做无齿轮直接驱动，取代变频异步驱动，具有更高的控制精度、动态特性、高效率、低噪声，已经成为国际和国内主要电梯厂的热点产品，促进了电梯产业的革命。国内已有宁波申菱、沈阳博林特等电梯厂家研制出了自己的曳引机电机产品，配进口矢量控制变频器或伺服驱动器。

国内外市场发展趋势

?   国际交流伺服市场处于恢复性增长状态，而国内市场在未来3～5年仍将维持高速增长。

?   国外运动控制厂商通过购并和联盟迅速扩大自己的实力，谋求一站式解决方案提供商的地位，比如Danaher自从1995年以来连续收购了超过40家运动控制厂商，包括我们非常熟悉的一些品牌，如Kollmorgen, API, Pacific Scientific, Superior Electric, Dover, NEAT, Thomson, Giddings & Lewis, Warner Motion, InMotion, Bautz, Micron和Siedel等。Parker也按照相同的思路在扩展，最近的例子是收购了Bayside，而Schneider收购了Berger Lahr。许多新生的小企业具备独特的技术或其他核心能力，也会找到属于自己的生存空间，并因此得到更多投资。

?   国际范围内，政府和国际标准的不断发展给伺服产业带来深远影响，比如美国的能源法案EPactII对电机系统能效的规定，美国的UL、NEC（NFPA）标准对安全的规定，欧盟的RoHS、WEEE和CE标准对环保和安全的规定等。

?   交流伺服系统的市场范围不断扩大，越来越多取代机械传动、液压和气动传动系统；交流伺服不断取代直流伺服的市场份额，导致直流伺服在整个伺服市场的占有率从目前的不到15％每年大约下降0.5%；同时交流伺服成本和尺寸不断缩小，也在蚕食高端步进电机的市场，但是步进电机本身也在不断提高自己的竞争能力，不断延伸市场空间，因此在收到冲击的同时市场也在扩大，只是速度可能不如交流伺服这么快而已。

我们相信，在中国交流伺服市场发展的过程中，一定会出现强势的国产品牌，国际厂商也必然从中获益；在诸强博弈中让广大客户受益，最终促进整个行业的成熟。

中国伺服市场情况

中国伺服驱动发展之迅速、市场潜力之巨大、应用之广泛越来越毋庸置疑的了。国内不断有新的企业进入到这一行业来，那些具有步进、变频、运动控制器（或控制卡）方面的厂家要进入伺服控制市场，将会非常迅速，也将会非常有竞争力。

市场的占有量以日本品牌为主，约40~50％以上，占据了国内市场的半壁江山。其次是欧美伺服产品，再者就是中国自产的伺服产品。这些厂家的伺服产品各有特色：日本伺服进入中国市场较早，产品性能、质量较好，价位较高；而欧美的伺服产品性能和功能最好，价格最高；国产伺服产品在性能和功能方面暂时逊色很多，只能跟在欧美日的后面走，但是具有明显的价格优势。

本文调查市场上国内各个品牌的伺服产品之应用以及分析其性能。因为调查的范围限制，以及目前接触的市场面不是非常广泛，因此本文调查的产品不是非常全面。但是，在这个行业中一些比较有影响的伺服品牌基本上都有一定的体现。

l  国内广泛采用的通用伺服品牌有：

日系：三菱、安川、松下、山洋、富士、欧姆龙、日立、日机、多摩川、LG等；

欧美系：Lenze、AMK、Rexroth、KEB、CT、ABB、Danaher、Baldor、Parker、Rockwell（AB） 等等；

数控和高端运控伺服品牌：Siemens、Fanuc、三菱、Rexroth等等；

数控伺服情况与数控系统状况相当，Siemens和Fanuc为主，三菱次之。

l  国外目前在中国设有代表处、公司的品牌有(47家)：

西门子(德国)、施耐德(德国)、Danaher、罗克韦尔自动化、Fanuc(美国-日本)、松下、ELMO(以色列)、安川(日本)、富士(日本)、欧姆龙(德国)、Lenze(德国)、KB(德国)、LUST(德国)、三菱(日本)、B&R、艾默生、CT、OMRON、瑞诺(瑞士)、迈克斯(德国)、Trio(英国)、Bosch Rexroth(德国)、maxon、麦特斯(韩国)、SEW、baldor、OEMAX、斯德博(德国)、Beckhoff(德国)、美国贝赛德、NORD、SHINKO(日本)、SSD、PPD(瑞典)、西班牙玛威诺、阿尔法、华纳(美国)、MOOG、台湾大内、Aurotek、DASATECH、PARKER(美国)、士林、罗兰(美国)、SEEK、PITTMAN、贺尔碧格(德国)、STOEBER

l  国产通用伺服主要有(23家)：

台达、埃斯顿、珠海运控、星辰伺服、深圳步进科技、时光、和利时、浙江卧龙、兰州电机、雷赛机电、宁波甬科、固高科技、大连普传、武汉登奇、贝能科技、鄂尔多斯、海蓝机电、北京宝伦、南京晨光、北京首科凯奇、西安微电机、南京高士达、中国电子集团21所等；

l  国产数控伺服主要有(13家)：

华中数控、广州数控、大森数控、北京航天数控、凯奇数控、开通数控、众为兴数控、苏强数控、绵阳圣维数控、北京凯恩帝数控、南京华兴数控、南京新方达数控、高金数控等；

l  国产伺服电机主要有(16家)：

东元、华大、登奇、强磁（苏强）、中源、海顿(直线电机)、大族(直线电机)、先川电机、硕阳电机、南京思展、上海蒂凯艾姆、上海赢双、北京贝赛德、博山华兴(直流伺服)、博山微电机(直流伺服)、亚博微电机(直流伺服)、上海三意电机等。

但是由于技术上和现有市场上的格局，国内一些厂家，尤其是新进入这一行业的厂家，通常是在技术上、产品的性能和质量上都很难和日系、欧美的产品竞争。然而中国的伺服市场如此巨大，一样能够找到它发展的空间——从低端、低价位入手，逐渐进入该领域，这是比较普遍而明显的。

比如，某公司原先是在步进控制方面占有一些市场，目前随着用户的要求提高（但是用户在设备成本上并不希望增加太多），这时候该公司针对这种低端的用户推出经济型伺服系统，这样的话该公司保留了它原有的市场，并且由于它推出的经济型伺服系统满足了市场上低端用户的需求，它的市场占有率将会越来越大。待它的产品在市场上有一定的影响和占有率，并且产品稳定之后，它将在陆续推出通用性伺服系统，甚至高端伺服，这个过程是比较迅速的。

然而，目前国内厂家生产的伺服系统在市场上比较有影响的却不多，并且其影响也不是很突出，有些厂家虽然已经推出号称为经济型的伺服系统，其实没有真正达到用户对“经济”二字的要求，并且由于产品性能的原因，在市场上没有形成影响。这里面有两个原因：一是软件方面，当降低硬件成本时，它的软件性能不能满足硬件的要求而相应的提高；并且国内大部分的厂家没有完全的能力掌握全部的核心软件编写，它只能够做些模仿和修补工作。另外一个原因就是伺服电机的性能和质量问题，伺服电机用编码器受制于人，它必须使用别的厂家的编码器（这部分成本降低的空间很小），它要降低伺服电机的成本，那它就在其他方面，轴承、磁钢等方面着想，这就势必影响电机的性能和质量了。有这两方面的原因限制的国内厂家的发展速度，这也许正是国内这些伺服厂家无法突破的症结所在。

需要看到的是，这些限制不会经历太长的时间，因为市场看好，攻克技术上的难关和限制是理所当然的，估计是一年时间、也估计是两年时间（最长也就两年吧）。技术上的难关和限制一旦攻破，国内做伺服的厂家将会纷纷涌起，竞争一定更为激烈。这就需要看谁将走在前面，谁就能够占有优势。

在伺服控制领域的技术人员、管理者抑或是销售人员，都能够意识到，伺服控制的发展有三个方向可以说是它的突破口：

（1）低端伺服领域，伺服的功能最简单实用、价格成本最低，这部分伺服可以适应取代国内对低成本设备的大量需求及部分步进电机的市场。

（2）专用伺服领域，在某些特殊行业对伺服的用量非常大，如：袜机、绣花机、缝纫机等行业以及包装领域。由于这些行业只需要伺服的个别功能，因此以专用伺服打开这部分行业的市场。

（3）发展高端、高性能的伺服市场，即今后发展的主要方向。

       我们公司在伺服市场上所处的位置与国内伺服厂家基本相同，比如和利时、东元、埃斯顿、珠海运控等等。无论是市场的影响和占有率，还是在产品的质量和性能上，都暂时比不上欧美系列以及日本三菱、安川、松下这些品牌，在应用领域的影响力也不及这些主流的伺服品牌。

但我们公司比之国内这些伺服生产企业又更具有优势：（1）技术优势，已经有韩国本部多年的技术力量，无论从软件方面还是硬件设计方面都不会差于国内大部分厂家。（2）战略优势，我们公司作为一家外资企业进入中国市场，在用户心理方面有一定的优势。（3）我们公司自己生产编码器、伺服电机，整个伺服系统的全套技术和产品都有，我们有完整的伺服系统配套结构，完全有能力保证我们产品的质量、性能以及产品的推出周期，从这方面来说，大大增加了我们的竞争力。（4）应用优势，我们在一些专用领域，比如袜机、缝纫机等行业有较强的基础以及较大的影响。

这些因素分析得也许比较片面，但至少可以从这些因素看出我们公司的优势所在，从中我们可以明确我们现阶段的主要发展突破口：低端伺服领域以及专用伺服领域。

2  低端通用型伺服领域

低端通用型伺服领域，要求伺服功能简单实用、价格成本低，具有一定的通用性，这部分伺服可以适应取代国内对低成本设备的大量需求及部分步进电机的市场。我们公司的VS标准型系列产品，通过国产化、产品质量稳定之后完全可以胜任，但是，能够把内置位置控制功能（VP）部分功能集成到VS标准型中，那么竞争力将更加突出。

我们可以先分析一下低端通用型伺服领域的现状，国内的一些厂家基本上都是走低端路线，因此可以从分析他们的产品结构和应用领域入手，借以了解低端伺服领域的现状。

台达（Delta）

台达伺服是国产（台湾）中运作比较好的一个品牌，它在2006年推出进阶功能型ASDA-A系列伺服（100W-3kW，中、低惯量伺服电机）和标准功能型ASDA-B系列伺服（200W-2kW，中、低惯量伺服电机），它在伺服马达的低速运转特性上有相比较相同类型的伺服系统有所提高。具有增益自动调整、指令平滑功能设计以及软件分析与监控功能，ASDA-A系列伺服内含运动控制器，即单轴点对点的定位控制；驱动器内含8组位置命令及其相对应的8组移动速度，当使用通讯控制时，可动态修改内部位置命令及移动速度而达到无限点位置控制的功能；适合应用于PCB钻床、SMT、晶片自动输送、IC插装机、纸板运送机驱动、包装系统、来料检验、显微仪、定位控制、折弯机控制。对于功能不是非常复杂的控制系统来说，可以省去一个上位机控制器，所以台达在这些行业受到欢迎，市场占有率比较高。

台达伺服产品在定点移动控制、连续轨迹控制、同步控制方面有很多的成功案例，涉及行业有：PCB钻床、数控车床、铣床、包装机械、纺织机械等，除此之外，雕刻机等行业也应用逐渐增加。台达伺服的市场主要定位于：印刷机械、包装机械、纺织机械、塑料机械、医疗设备、自动化生产线、半导体机械等领域。

东元（TECO）

       东元在电机方面比较有名气，在江苏太仓设有电机加工工厂，它目前伺服电机（低惯量、中惯量）有CB系列（120W、300W、750W）；CC系列（200W、400W、750W、1kW）以及MB 系列（550W、1KW、1.5kW、2kW、3kW）。相匹配的伺服驱动器为：TSDA系列驱动器（120W~3kW）。

新近它又推出：ESDA（B）系列、TSCA系列、TSTA系列伺服驱动系统。

       ESDA（B）系列经济型伺服在TSDA伺服的基础上将位置脉冲输入和模拟电压输入的控制模式分开。精简了不需要的管脚，简化接线，以满足一般伺服要求为标准。产品范围从300W-1.5kW。相信它产品在性能上会有所提升，价格比TSDA系列会更有竞争力。

TSCA系列将在3月份推出，搭配高品质伺服电机，产品范围将从30W-400W。

       它应用成功的案例体现在工业机械手、搬运机械、机床、绕线机、分度盘以及二维或三维工作平台。

TSTA系列高功能伺服是全新设计的产品，驱动器功能强大，具有刚性增益表和共振抑制等功能。电机采用了8192ppr的编码器，和TSTA驱动器搭配的效果最佳。产品范围从300W-3kW，可用于低速高刚性的加工设备场合及高速起停等要求较高应用场合。该系列产品也具有16段单轴点对点的定位控制功能，这也是为了适应市场上的需要，因为有很多设备，它自身要求完成的功能很简单，设备制造商也尽可能地压缩成本，不希望额外增加一个PLC之类的上位控制器。

埃斯顿（ESTUN）

南京埃斯顿工业自动化有限公司突出的优势是为用户提供包括从方案设计、到控制系统、伺服系统、液压系统、电气控制柜的完整解决方案，让机械设备制造商在“一站式”服务模式下，免除在自动控制方面所有的后顾之忧。产品的覆盖范围为：剪折设备自动控制的完整解决方案；机械压力机的传动、自动控制、吨位监控的完整解决方案；机械加工生产线自动控制系统（开卷、样平、定长剪切数控生产线、板才加工柔性生产线）的完整解决方案，以及专用设备运动控制系统及全系列交流伺服驱动系统和永磁同步交流伺服电机等。

其开发的EDA/EDB系列交流伺服驱动系统（200W-5.5kW、转矩0.64 - 32N.m）除了具有速度、转矩的模拟量控制，位置脉冲控制之外；还可以实现内部设定3种转速，通过外部接点选择切换；也可以实现内部32个单轴点对点的位置控制，并且每一个的加减速都可以设置；十三种控制模式，各种控制模式之间可以相互切换，可以实现更为复杂的控制过程。它的外观以及安装尺寸与日系品牌可以互换，这也许是考虑到日系伺服的应用广泛，希望抢占日系伺服的部分市场等原因。

深圳步进科技（Kinco）

步进科技于1996年在深圳成立之后，从运动控制产品的代理和系统集成开始，快速发展成为工业自动化控制行业知名的民营高科技企业。在运动控制方面，与德国JAT公司合资成立了深圳亚特精科电气有限公司，共同开发生产KINCO系列交流伺服系统。在塑料、烟草、木工设备、包装、纺织等领域有成功的应用案例。

Kinco伺服电机包括：Kinco 系列多对极电机，低速下大扭矩输出，适合快速起停、负载惯量较大的应用场合；Kinco系列高速伺服电机，满足高速、高端应用。

Kinco伺服驱动器包括：ED系列智能数字式控制器，包含驱动、控制、I/O、总线通讯功能于一体；ECOVARIO系列，功能强大、控制开放，可以提供多种的通讯方式，简易经济型CD系列，主要目的在于满足传统伺服的简易控制要求。

星辰（STARS）

       星辰伺服主要致力于发展中国的大功率交流伺服系统，它推出的NAS系列动力伺服产品，集大功率驱动技术与精密伺服技术于一体，系统功率范围高达75kW，动态响应快，稳态精度高，除了在机床设备、塑料机械、印染设备、印刷机械、电梯、钢板开卷机等领域广泛应用外，还在我国的国防尖端科技如雷达天线、火控系统、精密测试转台等领域批量装备。

       MAS系列（军品）适用于严酷等级的军用条件，即温度变化范围比较宽、湿度及盐雾等环境条件恶劣、冲击振动剧烈的战车、车载雷达、自动火炮等移动工作舱室。

       当然它在民用工业领域也有很多成功的应用案例，比如张力控制系统、电梯、横切控制系统等。

珠海运控（MOTION-CON）

珠海运控电机有限公司1998年成立，是一家专业生产自行开发的运动控制类电动机及其驱动的公司。它的领导者王宗培教授是国内电机传动和伺服驱动系统领域的著名专家，他手下有该领域顶级的技术专家和一流的研究开发队伍，大量的博士、博士后、高级技术员，因此他们开发新产品的进度一般都比较快，不仅有先进的性能指标，同时还具有自己的特色。

珠海运控电机有限公司生产的电动机广泛应用于：数控车床、数控磨床、数控铣床、线切割机床、电火花加工机床、绣花机、行缝机、包装机械、印刷机械、封切机、纺织机、雕刻机、焊接机械、电梯门机、电动门机、捆钞机、切料机等等。运控电机还应用在电子工业、信息产业、国防工业、航空航天等领域。

它生产的伺服电机有：57系列伺服电机、高速伺服电机（40W-4kW）、BL（2）系列旋变交流伺服电动机（57、76、92、123系列）、BL（3）系列交流伺服电动机（40、57、76、92、123系列）。

伺服驱动器有：PSDAO、PSDA交流伺服驱动器。

和利时-森创（HOLLYSYS-SYNTRON）

       北京和利时电机技术有限公司是一家专注于运动控制电机及其驱动器研发和生产的民营高科技公司，在电机独立设计及其驱动器自主研发方面有着一定的经验和技术背景，其在国内推出全系列规格的步进电机及其驱动器产品比较有影响力。目前推出3kW以内GS系列的永磁交流伺服电机及其全数字式伺服驱动器标准产品。从总体上说处于国内企业领先水平，但仍需要尚需加大产业化力度。其生产的伺服电机型号有：40CB、60CB、80CB、90CB、110MB、120MB、130MB；伺服驱动器有GSxxxxA、GSxxxxG两个系列。它的产品在烟草、纺织机械、包装、涂胶、磨床、试验机等领域有成功的应用案例。

时光（TIME）

       时光科技有限公司成立于2002年3月，它是由航天科技集团和北京科技大学控股在北京中关村高科技园区注册成立的高新技术企业。时光科技研发的“全数字化交流伺服控制技术”，采用32位微处理器为基础的系统级芯片和智能化功率器件，成功实现了对三相交流异步电机（鼠笼式电动机）的高精度伺服控制。公司基于此项技术研制生产的IMS系列伺服控制器通过编程方式，灵活、准确地对电机的位置、转速、加速度和输出转矩实现了高精度控制。现有三个系列54个型号的交流伺服产品广泛应用于机床、电梯、包装机械、印刷机械、塑料机械、搬运机械、电动车及自动化生产线等各种领域。

IMS通用型交流伺服控制器（200V级IMS系列伺服控制器控制异步电机功率范围为:0.1kW～1.1kW。机型分布：100W，200W，400W，750W，1100W）；

IMS通用400V 0.1～2.2KW控制器（400V级IMS系列伺服控制器控制异步电机功率范围为：0.1kW～1.1kW。机型分布：100W，200W，400W，750W，1100W，1500W，2200W）；

IMS通用400V 3.7～22KW控制器（400V级IMS系列中功率伺服控制器控制异步电机功率范围为3.71kW～22kW。机型分布：3.7kW，5.5kW ，7.5kW，11kW，15kW，22kW）；

电梯专用交流伺服控制器（适用于11KW三相异步电机；载重800KG；最大电梯速度 2m/s；DCT4011电梯控制器 = 电梯控制器 + 可编程控制器（PLC）；

电梯门机专用交流伺服控制器（配置:交流伺服控制器、交流伺服电机、专用编码器、专用接口；功率范围：0.2kw、0.4kw、0.75kw；最大开门速度:10m/s；定位控制范围：1-99999999 pulse；开门力矩控制精度：5%；加减速度:0.05-3000Hz；开门机自学习功能；无碰撞、无噪声）。

       除了上述介绍的这些厂家以外，还有许多厂家在伺服领域也已经起步，并且发展也比较迅速，比如深圳方面的普传（台湾）、美图、华达艾诺斯、威科达科技等；北京方面的超同步科技、斯达微步等。国产数控伺服方面有：华中数控、广州数控、航天数控、大森数控、凯奇数控等、凯恩帝、开通数控、广泰数控；国产伺服电机主要有：兰州电机、华大、登奇、强磁（苏强）、中源、卧龙等等，这些都不做具体的介绍了。上面所涉及到的这些厂家虽然都有这里或那里的不足，或者也可以说是软肋，他们活跃在伺服控制这市场领域中，给市场带来竞争和发展，当然也给国产伺服带来希望。但也正是因为他们的不足，才使得目前伺服市场上大部分都是日系、欧美等泊来品的天下。

       作为我们公司，虽然有韩国技术作为依托，但对于中国这样一个巨大的市场来说，还仅仅是一个小公司，尤其是中国工厂方面，各方面甚至无法和国内的一些伺服厂家相比。因此，我们有必要把我们的起点定义在“发展中企业”，我们和国内企业抢占低端通用型伺服市场是完全有必要的，并且凭借我们的优势（前面提到过）我们完全有把握胜出。因为要抢占低端通用型伺服的市场（原先用户的设备也许是用步进驱动的、也许是直流驱动的、也许是变频驱动的等等），从我们公司的产品层面上来说只要做比较少的工作：（1）产品质量的保证和性能的稳定；（2）实现国产化，以降低成本；（3）应用推广；（4）硬件设计的优化；（5）软件优化，主要是必须把单轴点对点的定位控制添加到VS型标准驱动器，这样才更利于产品的应用推广。

3  低端专用伺服领域

低端专用伺服领域，它不要求伺服性能有多么高、也不要求通用性有多么好，它只要求适用于某个行业、稳定、高效，它只是根据它自己的工艺提出特有的要求，要能满足它就可以了。并且这种低端专用型的伺服应用要求不会很长久，一旦它的工艺改变、设备更新，就有可能有新的要求出来。所以针对这类应用，唯一的办法就是贴近市场，推出低端专用型伺服的周期要短，价格要比较低。下面以袜机、绣花机、缝纫机以及包装等作为典型行业来加以分析。

l  包装

据《2006中国运动控制市场研究报告》表明：伺服产品的运用以机械配套使用为主，目前在工具、包装、纺织、印刷、电子设备等行业运用，占整个伺服市场的一半以上。在所有的行业中，在所有的行业中，机床行业依然是伺服产品用量最多的行业，这种状况在未来至少5年内将持续。包装是潜力最大的行业市场，中国包装行业装备水平与国外水平差距最大，是伺服产品潜力巨大的市场。

然而，机床行业中多是使用市场上知名品牌的伺服系统，并且它对伺服系统的性能要求较高，作为一个中小型的伺服系统生产厂家，产品在客户应用中的信赖度以及产品本身的技术性能方面，都一时间很难有实力与一些知名品牌在大的层面上竞争。但是如果我们做出自己的特色，在一些潜力市场，无论是知名品牌，还是新兴企业，面对的都是新的市场，大家的距离就不会很大，这对我们来说是比较有优势的。如果我们能够把自己的特色推广出去，得到用户的认可，那么占有较大的市场是绝对有可能的。

       包装行业对伺服性能的主要要求在于：精度、速度、重复性，也许会很多人认为，这对于高端伺服系统会比较合适，确实包装生产线上需要更多的是高端的伺服系统，它需要那种多轴驱动系统，需要实现各驱动器之间、驱动器与控制器之间的高速通讯。但是这种高端的伺服系统的价位并不是每家设备厂家都能够接受的。作为一家设备厂家，假如它原来的驱动系统是步进式的，现在希望设备升级到伺服驱动，但他一定不会希望花费原来驱动系统的好几倍价格。如果使用低端专用伺服驱动性能能够提高200%，而价格只是提高50%；而使用高端伺服驱动性能提高400%，价格也提高300%，那他多半会接受前一种方案。我相信低端伺服驱动目前在包装领域还是有非常大的市场空间，当然随着市场的发展，最终是高端伺服的天下，这当然是会2、3年之后的事情。如果能够恰当把握市场时机，完全可以推出针对包装领域的低端专用伺服驱动系统。

伺服驱动在包装方面的案例：

（1）自动枕式包装机

“自动枕式包装机”普遍用于日常用品和食品包装，比如方便面、冰激凌、肥皂、挂面等的热塑性塑料包装袋。枕式包装机中“封切系统”：它由横封刀（上、下）和纵封（左、右），作用就是对包装物进行横向和纵向的封装，系统中可以采用伺服驱动横切刀达到封切的目的，其速度决定该包装机的包装速度。“纵封送料系统”可以由伺服驱动送料辊，与横切送料系统配合，根据包装膜的袋长等技术指标达到准确送膜并能达到封切准确（横切到包装膜的色标位置）的目的。

（2）粉剂罐装机

       粉剂罐装机主要在药品生产中，它是药品生产不可缺少的设备。使用伺服驱动有利于提高这种设备的罐装速度和精度。采用伺服驱动利用其伺服的重复性和稳定性特点，可以便捷地完成定位、罐装量设定、罐装量调整，速度设定以及主驱动的调速驱动等。

一些结构简单、成本低廉、性能可靠的粉剂包装机械受到中小企业用户的欢迎，这类粉剂包装机械大部分是以电机带动一个螺杆，螺杆的转速决定下料的速度，螺杆的转数决定下料的重量，因此电机在高速下的定位精度和响应能力往往成为左右此类设备性能优劣的主要因素之一。

       伺服驱动具有响应能力强、力矩保持好、定位精准等特点，大大提升了粉剂包装机械的性能。

（3）牙膏封盖机

牙膏封盖机是牙膏包装生产线上的关键性设备，主要用于牙膏灌装后的封盖动作，其工艺要求：封装速度能够配合前端灌装生产线的送料速度，实现封装速度可以调节；能够对牙膏的封盖扭力进行设定，并只有在封装扭力达到设定值后才能继续封装，以保证牙膏盖的封装质量。

采用伺服驱动可以方便地完成对封盖时电机速度的调节以及对封盖时电机输出最大扭力的调节和检测。

（4）可调式透明膜三维包装机

可调式透明膜三维包装机主要应用于医药、食品、化妆品、烟草等行业，为包装盒包装塑料膜。采用伺服驱动在控制送膜定长、速度调整、输入输出动作时序逻辑等方面实现起来能够达到准确、高效、出错少等特点。

（5）塑料封切机

塑料封切机是加工塑料包装袋不可或缺的机械设备；定位精度、速度和稳定性直接影响到所生产胶袋的质量和生产效率。在这里，伺服驱动正好可以满足其定位精度、速度和稳定性方面的要求。

（6）口服液灌装封口机

       口服液灌装封口机属于制剂设备中的水剂设备，适合口服液瓶、糖浆瓶的灌装和轧盖，稍做改进即可对西林瓶进行灌装和轧盖。该机核心部分由水平跟踪电机A和垂直灌装电机B组成的灌装系统完成，整机的生产速度和稳定性也是由这两个电机决定。在灌装过程中，电机A带动架杆跟踪口服液瓶输送速度，电机B带动架杆做向下灌装动作。在灌装结束后，A和B电机均回到起始跟踪位置。采用伺服系统独立完成设备的核心部分：水平跟踪电机和垂直灌装电机组成的灌装系统，简化了上位机的编程和控制难度，而且简化了机械结构，对设计、加工、安装调试和维护都是一个很大的改进，从而保证了整机的生产速度和稳定性。

（7）自动塑料袋封切机

       自动塑料袋封切机适合加工HDPELDPE、PVC、PP等塑料膜材料的印刷袋、食品袋、纺织袋的内衬袋、垃圾袋。送料机构、封刀切刀机构、伺服定位机构上运用伺服控制系统，具有精度高、制袋速度快、机械结构简单等特点。

（8）制袋机

制袋机的关键技术在于如何保证切断长度的精度控制及生产速度的提高。制袋机的袋长设置的定长精度以及生产速度可以通过伺服驱动得到大幅度的提高。

（9）彩膜定位包装系统

       彩膜定位包装系统是烟草包装设备的一种，设备通过编码器跟踪主轴位置，控制伺服电机严格跟随主轴，主轴转一圈，伺服电机带动包装膜前进一个定长，当检测到色标时，通过高速输入，缓存当前主轴编码器位置，和设定值进行比较，调整伺服电机，使检测到薄膜色标时正好位于设定位置，以实现薄膜图案和烟盒图案精确重叠的目的。

       编码器的安装要和主轴完全同步，并且尽量同心，防止编码器读数的跳变，为了提高精度，编码器线数较高，所以需要控制器有足够的输入频率。伺服电机的精度至关重要，要求低转速、大扭矩、高精度伺服电机，刚性要好，跟踪精度高。

l  袜机

袜机可分为平袜机、圆袜机两大类，平袜机的产品是成形的袜片，将袜片缝合后而成袜子，一般用来编织长统女袜，由于生产率低，很少采用。圆袜机产品为圆筒形的成形袜子，圆袜机又可分为单针筒及双针筒两大类。圆袜机分类介绍如下：

单针筒袜机

素袜机：编织罗口短袜、横条袜。

折口袜机：编织平口中统袜及过膝长统袜。

绣花袜机：单色绣花袜机、双色绣花袜机，可编织单色或双色绣花袜。

提花袜机：双色提花袜机、三色提花袜机，可编织双色或三色绣花袜。

提花绣花袜机：编织提花加绣花袜。

毛圈袜机：可编织毛圈袜。

罗口直下袜机：这种类型的不同袜机可编织橡筋假罗口、单罗口及双罗口袜。

单程式全自动袜机：可编织一步成形袜。

双针筒袜机

素袜机：可编织各种罗纹素袜。

绣花袜机：在罗纹袜上加以绣花。

提花袜机：可编织二色、三色提花袜，也可编织提花与凹凸复合组织袜

提花绣花袜机：编织提花加绣花袜。

伺服驱动主要应用于袜机的传动机构上，传动机构是根据袜子的工艺要求，使针筒进行快速、慢速以及往复回转，并传动控制机构。

袜子的成形过程

袜子是成形产品，编织出一只完整形状的袜子，其编织方法与工艺过程，因袜子种类和袜机特点而有所不同，大致有以下几种形式。

（1）三步成形

在单针筒袜机上编者按织短袜，袜口是在罗纹机上完成的，也可衬入橡筋线或氨纶罗纹袜口。然后将袜口经套刺盘转移到袜机针筒上，再编织袜统、袜跟、袜脚、加固圈、袜头、握持横列等部段，下机后只是一只袜头敞开的袜坯。以后还要经缝头机缝合而成袜子。织成一只袜子需要三种机器完成。

（2）二步成形 

在折口袜机上编织平口袜，可自动起口和折口，形成平针双层袜口，以后顺序编织袜坯各部段。另一种袜机可在袜机上编织平针衬垫橡筋或氨纶的假罗口。其它的机器也可织成单罗口、双罗口等，织完后再编织其它各部段。这几种袜子下机后都要经过缝头机缝合而成袜子。织成一只袜子只需要两种机器就可完成。

 双针筒袜机由于具有上、下两个针筒。可在袜机上编织罗纹袜口及袜坯各部段，但下机后仍要进行缝头。也属于二步成形。

（3）一步成形

将袜口经套刺盘转移到针筒上称“套口“，将袜头进行缝合称“缝头”。这两个过程劳动强度大，行产效率低，同时消耗原料。经过技术革新，我国研制了具有我国独特风格的“单程式全自动袜机”，使织袜口、织袜、缝头三个工序在一台袜机上连续形成。

袜子生产工艺流程

从原料进厂到袜子成品也厂需经许多道工序，顺次经过各道工序时必须按照一定方式和要求，在一定的条件下进行，整个流程即为袜子生产工艺流程。袜厂生产工艺必须根据原料性能、成品要求、所用设备等条件而制定。合理的工艺能使生产周期缩短，达到优质、高产、低成本的目的。

在产品投产前主要经过试样、复样、审定、投产几个步骤。原料的加工过程有先染色后织造，也有先织造后染色，根据产品、原料和设备情况而决定工艺。目前大部分棉线袜和弹力锦纶丝袜采用先染色后织造，而素色棉花线袜和锦纶丝袜则为先织造后染色。今以觉的四种袜子为例，简单地列出生产工艺流程。

（1）花色棉线袜

绞装原料→煮练→丝光→染色→络纱→织罗口→织袜→检验→缝头→检验→烫袜→整理→成品出厂。

（2）弹力锦纶丝袜

绞装原料→染色→络丝→织罗口→织袜→检验→缝头→检验→定型→整理→成品出厂。

（3）素色棉线袜

筒装原料→络丝→织罗口→织袜→检验→缝头→检验→染色→烫袜→整理→成品出厂。

（4）锦纶丝袜

筒装原料→织罗口→罗口定型→织袜→检验→缝头→检验→第一次定型→染色→第二次定型→整理→成品出厂。

袜机传动机构对伺服驱动的要求主要在于：高速正反转切换动态性能好，力矩大，惯量大，高低速运行平稳，操作简单，光电编码器的零位不准定位准确。这对伺服电机及驱动器都提出了相应的要求。一般来说，我们公司的伺服电机完全能够满足要求，但是伺服驱动器方面并不是非常理想。举个例子来说：

杭州华祥电子科技有限公司新开发的双针筒袜机，使用APM-SE116DDK、APD-VS15N的伺服系统，采用自行开发的上位控制器。脉冲/方向形式的位置控制模式，运行过程中，频繁正反转时出现过载（AL09）报警。该织袜机系统运行工况要求比较苛刻，每织一只袜子要求：正转300次（1500rpm）-袜跟正反转40次（1500rpm） -正转300次（1500rpm） -袜尖正反转40次（1500rpm），整只袜子加工完成不到2分钟。因此做袜跟、袜尖部分正反转加减速时间很短，并且要求转速比较高。出现过载报警主要原因在于：电机频繁处于加/减速过程，电机的输出力矩大于额定力矩，并持续的时间超过PE-318设定的过载时间限制，导致过载报警。如果我们能够针对这些问题找出解决的方案，只针对这个行业的要求和工艺开发一款专用的低端伺服驱动器，那么我们的伺服系统在袜机行业将会非常有竞争力。

l  绣花机、缝纫机

绣花机系统主要由控制系统、移框系统和主轴系统三部分组成，移框系统由两组电机带动布框在水平面横向和纵向移动，配合针头上下绣出各种图案；主轴带动针头动作。移框系统和主轴系统中使用的驱动部分可以采用伺服电机及其驱动器，以提高加工精度和加工效率。

绣花机中有一类是家用电脑绣花机，下载一个图形存到一张存储卡上，然后把这张卡插到家用电脑绣花机上面，就可以自动的缝制出相应的图案，还可以绣汉字。一般这种机器的价位在2-3万之间，以日本的JUKI和BROTHER为主流。

以单台绣花机使用伺服电机数量较多的毛巾绣机为例，一般毛巾绣机使用三台伺服电机：主轴、D轴、H轴。主轴始终向一个方向旋转，通过机械凸轮机构带动针头上下动作，毛巾绣机一般针头上下每分钟500次以上，平绣机在每分钟1000次以上。D轴用于调整针尖方向，保证针尖上用来勾线的豁口朝着针头运动的方向（相对布框移动），针头每上下一次就调整一次。H轴用于换色和饶线，利用一个定位销自动在换色和饶线之间切换，饶线时该轴保证送线方向与针尖上豁口方向垂直便于勾线，针头每上下一次就动作一次。

针对这种家用绣花机，可以开发专用的低端伺服驱动，在满足其工艺要求和性能的同时，尽可能满足其价格方面的要求。北京大豪公司开发出了SD-S150-D00伺服驱动器，针对刺绣机主轴负载运行特点和要求，在驱动器内置了主轴负载运行控制参数，上电后即可正常工作，克服了通用伺服驱动产品参数复杂、设置难度大的一系列困难。

工业缝纫机种类繁多，如平缝机、包缝机、高速绷缝机、电子套结机及高速曲折缝机等等。这些缝纫机的运动特性和转矩轨迹各有不同的特点，掌握这些缝纫机运行轨迹的特性，针对其传动系统独特的特征，开发的工业缝纫机用交流伺服控制系统，以满足市场需求。

浙江卧龙开发出了工业缝纫机用伺服驱动系统，应用于全自动、单剪线及相关个性化要求的工业平缝机上。

要开发专用伺服驱动器，有一点是关键的：无论是要开发袜机、绣花机、缝纫机行业适用的伺服驱动器也好，还是开发包装领域适用的伺服驱动器，都必须对该领域发展动态、市场状况、各种机型特点、加工工艺、技术要求等了如指掌。只有这样才能真正开发出适合于该领域的伺服驱动器，并且在性能上、成本上满足要求。否则，一切都是空谈，这也就是我一直强调应用推广的重要性原因之一。因为技术开发和市场应用之间的桥梁一定不能断，否则开发出来的东西，市场上不需要，不适用，或者市场上需要的东西又一时间无法开发出来。

我们所要做的事情就是找准一个领域，深入了解该行业的市场动态、应用特点、工艺特点、技术特点，然后根据这些情况确定开发事项，同时要达到简化操作、降低产品成本和开发成本、缩短开发时间。

作为专用伺服驱动器，它只是针对某个应用行业或某几个行业，它的市场周期也比较短，因此，功能一定要简化、操作要简单。元器件的选择方面上也没有必要精益求精，只需要能够满足性能要求和保证质量以及产品的稳定就可以，比如功率驱动部分的IPM模块可以选择价格方面比较有优势的品牌。驱动器的功能尽可能简化，操作尽可能简单，开发周期要尽可能短，因此可以选择一些现成的伺服芯片作为控制部分的核心，而我们自己只需要去开发很少一部分代码。比如可以选择某一芯片，它具有伺服控制的速度环和电流环，我们只要利用一个性能好一点的单片机芯片开发完位置环功能，这就能够满足某一个行业的需要。再有，伺服驱动器的参数设置甚至都可以不直接向作业者开放，所有的参数设置通过一个RS232通讯来完成，我们只要通过下载程序把参数从PC机中下载到驱动器就可以满足既定的应用要求。这样的话，开发周期、开发成本以及产品成本都能够大大降低。

国内的一些伺服企业也确实是在走低端、低成本、专用型这条发展途径，他们就凭借低成本的电机、低分辨率编码器、低价位的伺服驱动器，在解决产品的质量和稳定性之后，同样能够在市场上成功。因为，在国内很多客户采购伺服的考虑因素是：稳定、价格以及服务，可以看到真正的伺服性能（调速范围、定位精度、稳定精度、动态特性）都没有做出过份的要求，这也说明当前推出低端及专用型伺服控制的可行性。比如，上海鲍麦克斯已经推出了缝纫机专用伺服驱动，在市场上获得巨大成功；北京大豪公司自己开发驱动器，也同样获得很大的成功。如果我们能够迅速推出专用低端伺服系统，同样也会获得成功。

最后补充一点：低端、低成本的伺服驱动，低端专用伺服驱动都只是针对目前的市场，最终伺服驱动发展的方向还是高性能、网络化、智能化的高端产品。

给楼主受精

还请楼主多到工控网赐贴

刚刚接触伺服，正好仔细看看，全面了解了解。

只讲了些大道理！！用处不大！！！