什么是驱控一体化伺服电机?



驱控一体化伺服电机以其高度的集成性、兼容性、便捷性以及卓越的性能表现,成为了现代工业自动化领域的一颗璀璨明珠。对于那些追求高效、精准、智能控制的行业用户而言,它无疑是一种理想的选择。



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一、驱控一体化伺服电机是什么


驱控一体化伺服电机,顾名思义,就是将伺服电机、编码器、驱动器集成一体的伺服系统,可支持EtherCAT、CANopen、Modbus等总线,简单说就如同台式机与笔记本的区别。 所以很容易想到的优势是体积小,无需调配驱动器、编码器、制动器(有些内置了制动器)等复杂设置,特别适用于对安装空间敏感、分布式控制的应用场景。 如果只是单纯地想知道驱控一体化伺服电机是什么,那么了解到这些就足够了。 但是事情并没有这么简单!


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二、演变


首先,需求无疑是推动任何产品乃至整个行业快速发展的根本动力。在浩瀚的历史长河中,几乎每一种创新产品的诞生,其背后都深刻烙印着需求的印记。


进入21世纪这个科技日新月异的时代,我们更是能够以前所未有的视角,预见并亲身经历着各行各业以前所未有的速度蓬勃发展,自动化行业作为其中的佼佼者,更是展现出了惊人的活力与潜力。自动化行业正逐步从传统的劳动密集型向技术密集型转变,这一转变的核心驱动力正是市场对于高效、智能、轻型自动化产品的迫切需求。自动化行业迎来了前所未有的发展机遇,各类自动化产品如雨后春笋般涌现,呈现出喷井式爆发的态势。


从简单的机械手臂到复杂的智能机器人,从基础的自动化生产线到高度集成的智能制造系统,自动化产品正以前所未有的广度和深度渗透到生产生活的各个领域。 当然,在这场自动化行业的盛宴中,我们也贡献了自己的力量。通过不断的技术研发、产品创新和市场开拓,我们致力于为全球客户提供更加高效、智能、轻型的自动化解决方案,助力企业实现数字化转型和智能化升级。


1、传统伺服系统
 

早期的伺服系统通过伺服电机、编码器、驱动器以及传感器等核心部件的紧密协作,实现了对机械部件的精准控制。


 

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传统伺服系统


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传统伺服电机


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伺服驱动器

 


传统的伺服电机,和伺服驱动器,是两个相互独立的产品元件。前者被安装在设备现场,连接并驱动机械传动负载;后者被置于电气柜内,为伺服电机提供可按需调节的动力输出。 显然,由于伺服轴较多,在使用这种分体式伺服驱动器与电机产品的硬件系统布局时,设备产线上必须要有内部空间体积足够大的电气柜来承载与伺服电机数量相当(对应)的伺服驱动器,因此,大量伺服驱动器在柜内集中安装带来的首要问题就是设备的空间占用。 


相应地,就会造成一系列应用成本的增加。如:需要更大功率的柜内散热通风装置(如空调)以帮助密闭空间内的这些功率元件冷却降温、复杂的电气柜体制作、大量柜内元件的安装。 当然,还会带来另外一件比较麻烦的事情,就是大量的线缆。在这样的系统布局中,每台伺服电机都需要通过线缆连接到伺服驱动器的电源、反馈(和抱闸)端口上。


一方面是硬件成本,包括从伺服电机电缆到桥架、线槽、接插头...等一系列线路铺设所必须的部件,这些都会直接受到来自伺服轴数量和设备间距离的影响。 


另一方面,则是线缆的数量、线路节点和机械设备复杂性的增加,而带来的线路铺设工程成本和人工工时方面的巨大消耗,以及接线、布线时极高的出错概率和纠错成本。 除此以外,设备中大量的电机电缆,就像是无数大功率射频天线,成为电磁噪声干扰的源头和隐患,影响着系统的 EMC 电磁兼容性能、设备的稳定性和运行效率。当然这个问题会一直延续,而解决的方法大概是避免和减少。


所以,简单来说,在大型多轴运控设备系统中采用传统的伺服驱动与电机分体式布局的做法,主要会遇到的问题和挑战在于:

• 庞大的电气柜体积和空间占用

• 复杂的设备布线和接线

• 较高的系统应用和工程集成成本

 

2、一体化伺服电机


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包含一体化伺服电机的分布式控制系统


所以一体化伺服电机应运而生,而且伴随着EtherCAT、CANopen、Modbus等总线通信的发展,一体化伺服电机在分布式系统中简直是如鱼得水。如在EtherCAT通信系统中一个运动控制器或PLC可以轻松控制几台或十几台一体化伺服电机。

简单做个对比:

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一体化伺服电机的优势: 

 • 高度集成,运动控制 + 编码器反馈 + 电机驱动 + 电机 + 制动器, 大大减少了设备的体积和重量。同时,简化了系统布线,减少了潜在故障点 

 • 通过各种通信网运行数据及参数设定,以及运转指令的输入络进行等操作 • 可选EtherCAT、CANopen、Modbus等,支持标准CiA402 

 • 可配置I/O 

 • 丰富诊断保护机制,自动速度规划,自动负载调节,闭环控制,支持堵转检测 ...... 


 一体化伺服电机的劣势:

 一体化伺服电机属于低压产品,所以必然受电压影响,其功率、扭矩、转速等都会在限制常规范围内,如我司的伺服一般在功率1500W以下,额定转速3000,扭矩2倍过载等。 

 另一方面,由于PCB与电机在一起,很多情况下要考虑元器件的耐受条件,所以某些极恶劣环境也是不能适用的,如极寒区域/超高温区域。 

 随着时间的推移与科技领域的发展,相信这些问题会慢慢减少甚至消失。



三、衍生


 一体化伺服电机的诞生无疑是成功的,但有时候却也显得性能过剩或者是不足。


 一体化伺服电机包含伺服电机、编码器、驱动器,基本架构已成定局,但似乎将其中的伺服电机替换成步进电机或者无刷电机也是可行的,这样成本不就降下来了吗。


于是,一体化无刷电机,一体化步进伺服电机等由此而来。当然从性能上讲,从高到低依次为一体化伺服电机、一体化无刷电机、一体化步进伺服电机、一体化步进电机。


从广义上讲,这些其实都算伺服系统,很多公司对驱控一体化产品的名称叫法不同,如集成式、混合式、一体式等,但命名标准基本都是根据本体电机、驱动器及其他部件的属性来命名的。


有时候,我们又恨不得把能加的功能都加上,如在一体化伺服电机的基础上增加制动器,编码器由单圈升级成多圈,增加STO,增加IP65防护,AI,DI/DO配置,固件方面的通信防护,与其他厂商控制器的适配等。


往往研发中新增的某个或某些功能会下放到整个合适的产品线上,所以产品在不断迭代中衍生出很多细分型号,其中具体的区别请参考另一篇。



四、挑战


近年来,随着科技的不断进步与消费者需求的日益多元化,市场上涌现出了一大批同类的一体化产品,这一现象无疑为整个行业注入了新的活力与希望,其背后蕴含的意义远超过产品本身的增多。这不仅仅是一个简单的市场现象,更是一次深刻的行业变革与消费者认知的飞跃,值得我们从多个维度去细细品味与剖析。


从细分市场的角度来看,一体化产品的兴起无疑为这一细分领域带来了前所未有的发展机遇。它促使相关企业不断深耕细作,通过技术创新、产品优化等手段提升市场竞争力,进而推动整个行业的繁荣与发展。这种良性的市场竞争机制,不仅有利于提升产品质量,满足消费者日益增长的需求,还有助于推动行业标准的建立与完善,为行业的长远发展奠定坚实的基础。


然而,在欣喜于一体化产品市场繁荣的同时,我们也不得不正视其背后所隐藏的市场恶劣环境。随着同类产品数量的激增,市场竞争也愈发激烈,价格战、同质化竞争等问题日益凸显。这不仅给企业带来了巨大的经营压力,也容易导致市场秩序的混乱与消费者信任度的下降。因此,如何在激烈的市场竞争中保持定力,坚持创新驱动,走差异化发展道路,成为了每一家企业都必须深思熟虑的问题。




发布日期:2024-10-12 浏览次数:72