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再舉一個(gè)相關(guān)例子。如果將處理數(shù)據(jù)的過(guò)程智能化，那么那些耗電量大的生產(chǎn)過(guò)程就會(huì)被發(fā)現(xiàn)并取消。上述應(yīng)用更高能降低企業(yè)80%的成本。所以，我們可以說(shuō)，工業(yè)4.0創(chuàng)造了整個(gè)聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)的藍(lán)圖。在這幅藍(lán)圖中，機(jī)器通過(guò)整個(gè)價(jià)值鏈管理自身，預(yù)定加工機(jī)器和原料，并將產(chǎn)品直接送到消費(fèi)者手里。

如果歐洲想要在未來(lái)市場(chǎng)中有個(gè)高起點(diǎn)的話，就必須從現(xiàn)在開(kāi)始奠定基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)伺服一般都是三環(huán)控制系統(tǒng)，從內(nèi)到外依次是電流環(huán)速度環(huán)位置環(huán)。

1、首先電流環(huán)：電流環(huán)的輸入是速度環(huán)PID調(diào)節(jié)后的那個(gè)輸出，我們稱(chēng)為“電流環(huán)給定”吧，然后呢就是電流環(huán)的這個(gè)給定和“電流環(huán)的反饋”值進(jìn)行比較后的差值在電流環(huán)內(nèi)做PID調(diào)節(jié)輸出給電機(jī)，“電流環(huán)的輸出”就是電機(jī)的每相的相電流，“電流環(huán)的反饋”不是編碼器的反饋而是在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部安裝在每相的霍爾元件(磁場(chǎng)感應(yīng)變?yōu)殡娏麟妷盒盘?hào))反饋給電流環(huán)的。

2、速度環(huán)：速度環(huán)的輸入就是位置環(huán)PID調(diào)節(jié)后的輸出以及位置設(shè)定的前饋值，我們稱(chēng)為“速度設(shè)定”，這個(gè)“速度設(shè)定”和“速度環(huán)反饋”值進(jìn)行比較后的差值在速度環(huán)做PID調(diào)節(jié)(主要是比例增益和積分處理)后輸出就是上面講到的“電流環(huán)的給定”。速度環(huán)的反饋來(lái)自于編碼器的反饋后的值經(jīng)過(guò)“速度運(yùn)算器”得到的。

3、位置環(huán)：位置環(huán)的輸入就是外部的脈沖(通常情況下，直接寫(xiě)數(shù)據(jù)到驅(qū)動(dòng)器地址的伺服例外)，外部的脈沖經(jīng)過(guò)平滑濾波處理和電子齒輪計(jì)算后作為“位置環(huán)的設(shè)定”，設(shè)定和來(lái)自編碼器反饋的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)偏差計(jì)數(shù)器的計(jì)算后的數(shù)值在經(jīng)過(guò)位置環(huán)的PID調(diào)節(jié)(比例增益調(diào)節(jié)，無(wú)積分微分環(huán)節(jié))后輸出和位置給定的前饋信號(hào)的合值就構(gòu)成了上面講的速度環(huán)的給定。位置環(huán)的反饋也來(lái)自于編碼器。

編碼器安裝于伺服電機(jī)尾部，它和電流環(huán)沒(méi)有任何聯(lián)系，他采樣來(lái)自于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而不是電機(jī)電流，和電流環(huán)的輸入、輸出、反饋沒(méi)有任何聯(lián)系。而電流環(huán)是在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部形成的，即使沒(méi)有電機(jī)，只要在每相上安裝模擬負(fù)載(例如電燈泡)電流環(huán)就能形成反饋工作。 <發(fā)于2014-10-25>

看驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤、報(bào)警號(hào)，然后查手冊(cè)。如果連報(bào)警都沒(méi)有了，那自然就是驅(qū)動(dòng)器故障，當(dāng)然，還有可能是根本伺服就沒(méi)有故障，而是控制信號(hào)錯(cuò)誤導(dǎo)致伺服沒(méi)有動(dòng)作。　　

除了看驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤、報(bào)警號(hào)，然后查手冊(cè)外，有時(shí)最直接判斷方法是更換，如X與Z軸伺服換(型號(hào)相同才可以)。或修改參數(shù)，如把X軸鎖住，不讓系統(tǒng)檢測(cè)X軸，但應(yīng)注意：X軸與Z軸互換，即使型號(hào)相同，進(jìn)口設(shè)備也可能因?yàn)樨?fù)載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問(wèn)題。當(dāng)然，如果是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，通常不會(huì)針對(duì)使用情況調(diào)整伺服參數(shù)，一般不會(huì)有問(wèn)題。但應(yīng)注意X軸與Z軸電機(jī)功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機(jī)絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。<發(fā)于2014-09-27>

很多因素會(huì)導(dǎo)致電機(jī)故障，以下列出了五種最為常見(jiàn)的原因。但是，如果正確使用和維護(hù)電機(jī)，環(huán)境管理得當(dāng)，可以預(yù)防這些問(wèn)題。

1、過(guò)熱

過(guò)熱是電機(jī)故障的更大元兇。事實(shí)上，本文所列的其它四個(gè)原因之所以上榜，部分是因?yàn)樗鼈儠?huì)產(chǎn)生熱量。理論上，每增加10°C熱量，繞組絕緣的壽命就會(huì)減半。所以，確保電機(jī)在合適的溫度下運(yùn)行是延長(zhǎng)其壽命的更佳方式。

2、潤(rùn)滑不當(dāng)潤(rùn)滑是一個(gè)度的問(wèn)題。過(guò)度潤(rùn)滑或者潤(rùn)滑不夠都會(huì)產(chǎn)生危害。另外，也要注意潤(rùn)滑劑中的污染問(wèn)題，以及使用的潤(rùn)滑劑是否適合手頭的任務(wù)。

3、供電問(wèn)題

高頻開(kāi)關(guān)和脈沖寬度調(diào)制引起的諧波電流可能導(dǎo)致電壓和電流失真，過(guò)載和過(guò)熱。從而縮短電機(jī)及部件的壽命，增加長(zhǎng)期設(shè)備成本。另外，電涌本身還會(huì)造成電壓過(guò)高和過(guò)低。要解決這個(gè)問(wèn)題，必須持續(xù)關(guān)注和檢查供電狀況。

4、潮濕

潮濕本身會(huì)侵蝕電機(jī)部件。當(dāng)潮濕和空氣中的顆粒污染物混合起來(lái)，更是對(duì)電機(jī)的致命傷，進(jìn)一步縮短泵機(jī)壽命。

5、灰塵和污染空氣中的各類(lèi)懸浮顆粒會(huì)進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，并產(chǎn)生各種危害。腐蝕性顆粒可能磨損部件，導(dǎo)電顆粒可能干擾部件電流。而顆粒一旦堵塞冷卻通道，又會(huì)加速過(guò)熱。顯然，選擇正確的IP防護(hù)等級(jí)一定程度上可以緩解該問(wèn)題。

以上這些問(wèn)題都是相互關(guān)聯(lián)的，單獨(dú)處理其中一個(gè)很難完全解決。同時(shí)，這些問(wèn)題也具備一個(gè)共同點(diǎn)：如果正確使用和維護(hù)電機(jī)，環(huán)境管理得當(dāng)，可以預(yù)防這些問(wèn)題。<發(fā)于2016-11-05>

電動(dòng)機(jī)異常判斷攻略 —— 看，聽(tīng)，聞，摸四種方法能及時(shí)預(yù)防和排除故障，保證電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行。　　

一、 看

　　觀察電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中有無(wú)異常，主要表現(xiàn)為一下幾種情況

　　1. 定子繞組短路時(shí)，可能看到電動(dòng)機(jī)冒煙;

　　2. 電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載或缺相運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)變慢而且有較沉重的“嗡嗡”聲;

　　3. 電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，但突然停止時(shí)，會(huì)看到接線松脫處冒火花;保險(xiǎn)絲熔斷或某部件被卡住的現(xiàn)象;

　　4. 若電動(dòng)機(jī)劇烈振動(dòng)，則可能是傳動(dòng)裝置被卡住或電動(dòng)機(jī)固定不良;

　　5. 若電動(dòng)機(jī)內(nèi)接觸點(diǎn)和連接處有變色、燒痕和煙跡等，則說(shuō)明可能有局部過(guò)熱、導(dǎo)體連接處接觸不良或繞組燒毀等;　　

二、 聽(tīng)

　　電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)發(fā)出均勻且較輕的“嗡嗡”聲，無(wú)雜音和特別的聲音。若發(fā)出的噪聲太大，包括電磁噪聲，軸承雜音，通風(fēng)噪聲，機(jī)械摩擦聲扽個(gè)，均可能是故障先兆或故障現(xiàn)象。

　　1. 對(duì)于電磁噪聲，如果電動(dòng)機(jī)發(fā)出忽高忽低且沉重的聲音，則原因可能是一下幾種：

　　(1) 定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻，此聲音忽高忽低且高低音間隙時(shí)間不變，這是軸承磨損從而使定子與轉(zhuǎn)子不同心所致;

　　(2) 三項(xiàng)電流不平衡。這是三相繞組存在誤接地，短路和接觸不良等原因，若聲音很沉悶則說(shuō)明電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載或缺相運(yùn)行;

　　(3) 鐵芯松動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中因振動(dòng)使鐵芯固定螺栓松松造成鐵芯硅鋼片松松，發(fā)出噪聲。

　　2. 對(duì)于軸承雜聲，應(yīng)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常監(jiān)聽(tīng)。監(jiān)聽(tīng)方法是：將螺絲刀一端頂在軸承安裝部位，另一端貼近耳朵，便可聽(tīng)到軸承運(yùn)轉(zhuǎn)聲。若聲音為連續(xù)而細(xì)小的“沙沙”聲，不會(huì)有忽高忽低的變化及金屬摩擦聲，則軸承是正常運(yùn)行，若出現(xiàn)一下幾種聲音則為不正常現(xiàn)象：

　　(1)軸承運(yùn)行時(shí)有“吱吱”聲，這事金屬摩擦聲，一般為軸承缺油所致，應(yīng)拆開(kāi)軸承加注適量潤(rùn)滑脂;

　　(2)若出現(xiàn)“唧哩”聲，這是滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音，一般為潤(rùn)滑脂干涸或缺油引起，可加注適量油脂;

　　(3)若出現(xiàn)“喀喀”聲，或“喀吱”聲，則為軸承內(nèi)滾珠不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的聲音，這是軸承內(nèi)滾珠損壞或電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期不用，潤(rùn)滑脂干涸所致。

　　3. 若傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和被傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出連續(xù)而忽高忽低的聲音，可以分為一下幾種情況處理：

　　(1)周期性“啪啪”聲，為皮帶接頭不平滑引起;

　　(2)周期性“咚咚”聲，為聯(lián)軸器或皮帶輪與軸間松動(dòng)以及鍵或鍵槽磨損引起;

　　(3)不均勻的碰撞聲，為風(fēng)葉碰撞風(fēng)扇罩引起。　　

三、 聞

　　通過(guò)聞電動(dòng)機(jī)的氣味也能判斷及預(yù)防電動(dòng)機(jī)的故障。若發(fā)現(xiàn)有人、特殊的油漆味，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度過(guò)高，若發(fā)現(xiàn)有很重的糊味或焦臭味，則可能是絕緣層被擊穿或繞組已燒毀。　　

四、 摸

　　摸電動(dòng)機(jī)一些部位的溫度也可以判斷電動(dòng)機(jī)故障原因。為確保安全，用手模時(shí)應(yīng)用手背去碰觸電機(jī)外殼、軸承周?chē)糠郑舭l(fā)現(xiàn)溫度異常，其原因可能是一下幾種：

　　1. 通風(fēng)不良。如風(fēng)扇脫落。通風(fēng)道堵塞等;

　　2. 過(guò)載。致使電流過(guò)大而使定子繞組過(guò)熱;

　　3. 定子繞組匝間短路或三相電流不平衡;

　　4. 頻繁啟動(dòng)或制動(dòng);

　　5. 若軸承周?chē)鷾囟冗^(guò)高，則可能好似軸承損壞或缺油所致。<發(fā)于2014-11-25>

步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 

一、控制精度不同 

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09°；德國(guó)百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。 

交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。 

二、低頻特性不同 

步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。 

交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。 

三、矩頻特性不同 

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其更高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以?xún)?nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 

四、過(guò)載能力不同 

步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其更大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 

五、運(yùn)行性能不同 

步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 

六、速度響應(yīng)性能不同 

步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。 

綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。

<發(fā)于2014-04-25>

自2008年以來(lái)，工業(yè)機(jī)器人在中國(guó)的銷(xiāo)量迅速放大，2012年銷(xiāo)售量已經(jīng)達(dá)到23000臺(tái)。工業(yè)機(jī)器人保有量從2000年的3500臺(tái)躍升至近10萬(wàn)臺(tái)。這些增長(zhǎng)需求主要來(lái)自于汽車(chē)、金屬、電子和機(jī)械制造等行業(yè)。

在所有應(yīng)用領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人的滲透率還不足12%，市場(chǎng)需求潛力巨大，尤其在中國(guó)市場(chǎng)，隨著制造成本增加、人口紅利開(kāi)始消退，以機(jī)器人替代人工的需求上升，將帶動(dòng)整個(gè)制造設(shè)備和技術(shù)升級(jí)。

工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)和自動(dòng)化產(chǎn)品主要涉及伺服電機(jī)、減速機(jī)、控制器和傳感器等。而伺服電機(jī)可以分為兩大塊，一塊是電機(jī)本體，一塊則是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

電機(jī)

電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，要求是要有更大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。特別是像機(jī)器人末端執(zhí)行器(手爪)應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動(dòng)機(jī)，尤其是要求快速響應(yīng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)必須具有較高的可靠性，并且有較大的短時(shí)過(guò)載能力。

目前，高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動(dòng)機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛的應(yīng)用。

伺服控制系統(tǒng)

是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(使用在機(jī)電系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)較大。為了能夠和絲杠等機(jī)械部件直接相連，伺服電機(jī)有一種專(zhuān)門(mén)的小慣量電機(jī)，為了得到極高的響應(yīng)速度。但這類(lèi)電機(jī)的過(guò)載能力低，當(dāng)使用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中時(shí)，必須加減速裝置。

工業(yè)機(jī)器人電動(dòng)伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個(gè)閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。一般情況下，對(duì)于交流伺服驅(qū)動(dòng)器，可通過(guò)對(duì)其內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實(shí)現(xiàn)位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。<發(fā)于2014-07-21>