中國伺服系統(tǒng)行業(yè)市場規(guī)模與發(fā)展前景分析

目前，我國伺服市場處于成長階段，增長空間大，且增長速度明顯。伺服行業(yè)下游應(yīng)用行業(yè)隨高精密設(shè)備需求的不斷提升，實(shí)現(xiàn)了從紡織包裝等傳統(tǒng)領(lǐng)域向電子設(shè)備制造、工業(yè)機(jī)器人等新興領(lǐng)域的轉(zhuǎn)移，前瞻預(yù)測未來幾年，數(shù)控機(jī)床、電子設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人將成為伺服應(yīng)用主要的三大市場，合計(jì)占伺服市場總規(guī)模比重將達(dá)到47.7%。

伺服市場仍處于成長期，市場規(guī)模增速明顯

我國伺服系統(tǒng)發(fā)展較晚，目前還處于成長期。國外伺服系統(tǒng)產(chǎn)品早在1950年前就已經(jīng)出現(xiàn)，相對(duì)國外，我國服系統(tǒng)發(fā)展較晚，發(fā)展歷程大致可以分為三個(gè)階段：階段為2005年以前的發(fā)展萌芽期，早在70年代，首先被應(yīng)用于科技、等制造行業(yè)，隨后在80年代，伺服系統(tǒng)開始在一些民用制造中得到嘗試；2005年以后的初步增長期，隨著制造強(qiáng)國等戰(zhàn)略的提出，國產(chǎn)伺服品牌開始誕生，產(chǎn)品性能初步得到市場認(rèn)可，但外資品牌伺服系統(tǒng)仍占主導(dǎo)地位；第三階段是2010年前后進(jìn)入進(jìn)口替代期，國產(chǎn)伺服系統(tǒng)逐步提高，在機(jī)床、機(jī)械等領(lǐng)域進(jìn)入加速進(jìn)口替代階段。

伺服控制器的結(jié)構(gòu)

伺服控制器均采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。

伺服控制器如何同步

在分布式無軸傳動(dòng)同步控制系統(tǒng)中，需要各個(gè)印刷機(jī)組之間統(tǒng)一協(xié)調(diào)地工作，所以各個(gè)機(jī)組必須要有統(tǒng)一的時(shí)間系統(tǒng)，以保證各個(gè)印刷機(jī)組協(xié)調(diào)工作，完成印刷任務(wù)。

具體的時(shí)鐘同步實(shí)現(xiàn)方法分為硬件時(shí)鐘同步，同步報(bào)文授時(shí)同步和協(xié)議授時(shí)同步。

(1)硬件時(shí)鐘同步。硬件時(shí)鐘同步是指利用一定的硬件設(shè)施(如GPS接收機(jī)、UTC接收機(jī)、的時(shí)鐘信號(hào)線路等)進(jìn)行的局部時(shí)鐘之間的同步，操作對(duì)象是計(jì)算機(jī)的硬件時(shí)鐘。硬件同步可以獲得很高的同步精度(通常為10-9 秒至10-6秒)。

(2)同步報(bào)文授時(shí)同步。在每個(gè)通訊周期開始，主站以廣播形式發(fā)送一次同步報(bào)文。例如在SERCOS協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸層中，每個(gè)SERCOS的通訊周期開始都以主戰(zhàn)發(fā)送的同步報(bào)文MST為標(biāo)志。MST的數(shù)據(jù)域非常短，只占1個(gè)字節(jié)。MST報(bào)文的同步精度很高，如果用光纜做傳輸介質(zhì)，同步精度可在4微妙之內(nèi)。

(3)協(xié)議授時(shí)同步。協(xié)議授時(shí)也叫軟件授時(shí)，指利用網(wǎng)絡(luò)將主時(shí)鐘源，通過網(wǎng)絡(luò)，發(fā)給其他的子系統(tǒng)，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步性。通過計(jì)算從發(fā)出主時(shí)鐘信息到發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接受該信息并產(chǎn)生中斷之間的時(shí)間差，可以得出延遲時(shí)間。然后通過補(bǔ)償來達(dá)到時(shí)間同步。軟件授時(shí)成本低，可由于同步信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)难舆t大且有很大的不確定性，所以授時(shí)精度低(通常為10-6秒到10-3秒)。

綜合考慮，本文的時(shí)鐘同步方案采用的是硬件時(shí)鐘同步，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)中的主時(shí)鐘來調(diào)整它們的時(shí)鐘，具體實(shí)現(xiàn)方法是：添加硬件時(shí)鐘同步信號(hào)線CONCLK用來傳輸時(shí)間同步信號(hào)，同步控制信號(hào)周期為2ms，以同步信號(hào)的上升沿作為同步點(diǎn)。在控制器中設(shè)置同步信號(hào)發(fā)生器，并在各個(gè)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)置同步接受單元。驅(qū)動(dòng)器從站的同步接受單元檢測到主戰(zhàn)的CONCLK上升沿后，各從站時(shí)鐘同時(shí)清零。這樣定期清零不僅保持了各從站時(shí)鐘的一致性，同時(shí)也避免了同步誤差的累計(jì)。

伺服控制器

伺服控制器是用來控制伺服電動(dòng)機(jī)的一種控制器，又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。何服驅(qū)動(dòng)器一般通過位置、速度和轉(zhuǎn)矩三種方式對(duì)間服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位。目前，伺服驅(qū)動(dòng)器是傳動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)品。伺服驅(qū)動(dòng)器一般采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。