步进电机和交流伺服电机性能比较：   步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。一、控制精度不同    两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。二、低频特性不同    步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。三、矩频特性不同    步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。四、过载能力不同    步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。五、运行性能不同    步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。六、速度响应性能不同    ​步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

   工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。关键技术包括：   (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。   (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。   (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。   (4)网络化机器人控制器技术：当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

   注塑机的节能控制系统是基于注塑机电脑板给出的压力和流量信号，经处理后送入变频器进行变频调速完成的。随着合模、注胶、保压、开模等不同工艺阶段，输出0~10v信号控制变频器的工作频率。节约了注塑过程中的多余能量，节能效果显著。实践表明，节能效率约为20%~50%左右。   一、注塑机节能控制系统介绍:   注塑机节能控制系统是以节能为首要考虑而设计的，适用于各种配有比例阀控制注射压力和流量的注塑机。系统的电源为交流380伏，注塑机电脑控制板给出的压力和流量信号送到AD560系统的信号输入端。这些信号由微机控制器处理，然后输出控制信号，再送到变频调速器。输出0~10V信号，控制变频器随合模、注胶、保压、开模等不同工艺阶段的工作频率。   二、节能原则:   注塑机的电能消耗主要是发热体和油泵。    1.目前的加热方式效果低，50%的热能无法利用，白白消耗电能    2.油泵电机全速运转，不需要油压时，空转，消耗电能。    注塑机节能控制系统，旨在实现油泵电机的变速控制，同步跟踪压力和流量，实现不同阶段的不同转速，从而达到省电的目的。也就是说，油泵电机的转速由控制器调节，改变普通定速泵的输出功率，输出功率随负载的变化而变化，冷却注塑过程中多余的能量，等待产品的能量被节约，所以节电效果非常明显，同时可以提高功率因数。通过实际测试，该系统在注塑机上的节能效果可达20%~68%。节能效果因注塑机的状态、注塑机的产能、注塑周期的长短、注塑产品和原材料的不同而不同，也与工艺有很大的关系。   三.主要特点和功能:    1.节电效果20%~50%。    2.帮助电机软启动，有效的减少了对机器的影响。    3.动态调节油泵的功率输出。    4.高压节流不会造成能量损失    5.具备欠压、过压、过载、短路、不平等多项自动保护功能，确保了设备运行的安全稳定。    6.该系统为闭环控制，动力、压力、流量同步自动跟踪控制，大大降低了合模和开模的振动，稳定了生产过程，提高了产品质量，降低了注塑机的故障率，延长了注塑机的使用寿命。    7.该系统可以与原系统共存，以相同的方式运行，并相互控制。

   随着电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的飞速发展，电力传动技术正面临着一场新的革命。在电力传动领域，变频调速系统因其效率高、性能好而成为主流。受益于节能减排和环境保护战略，变频器作为变频调速的重要设备，成为未来几年市场潜力巨大的行业之一，随之而来的是变频器的研发和应用。我们来谈谈变频器，的一些应用技巧。   1.信号线和控制线应选用屏蔽线，有利于防止干扰。当线路较长时，例如距离跳跃为100米时，导线的横截面应该扩大。信号线和控制线不应与电源线放在同一电缆沟或桥架内，以免相互干扰。最好是通过管道，这样更合适。   2.电流信号是主要的传输信号，因为电流信号不容易被衰减和干扰。在实际应用中，传感器的输出信号是电压信号，可以通过转换器转换成电流信号。    3.变频器闭环控制一般为正，即输入信号大，输出大。但是也有不利的影响，就是输入信号大，输出小。    4.如果闭环控制中可以选择压力信号，不要选择流量信号。这是因为压力信号传感器价格低廉，安装容易，工作量小，调试方便。但是，如果工艺过程要求流量比和精度，则必须选择流量控制器，并根据实际压力、流量、温度、介质和速度选择合适的流量计。    5.变频器的内置PLC和PID功能适用于信号变化小且稳定的系统。但由于内置的PLC和PID功能在工作时只调整时间常数，很难得到满意的过过程要求，调试费时。    6.信号转换器常用于变频器匹配电路，一般由霍尔元件和电子电路组成。根据信号变换和处理方法，可分为电压电流转换器、电流电压转换器、DC-交流转换器、交流-DC转换器、电压-频率转换器、电流-频率转换器、一输入多输出转换器、多输入一输出转换器、信号叠加转换器和信号分流转换器。[变频器支持设备]    7.变频器在应用中经常需要匹配匹配电路，方式如下:    (1)由自制继电器和其他控制元件组成的逻辑功能电路；    (2)购买现成的单元外部电路；    (3)选择简单的可编程控制器；    (4)使用变频器的不同功能时，可以选择功能卡；    (5)选择中小型可编程控制器。    8.降低基(基频)是提高起动转矩最有效的方法。原理分析如下。由于启动扭矩大大提高，一些难以启动的设备，如挤出机、清洗机、干燥机、混合机、涂布机、混合机、大型风机、水泵、罗茨鼓风机等。，可以顺利启动。这比提高启动频率更有效。用这种方法和由重负荷变轻负荷的措施，将电流保护提高到最大值，几乎所有设备都能启动。因此，通过降低基频来提高起动转矩是最有效、最方便的方法。    (1)当应用该条件时，基频的降低不一定必须降至30Hz。每5Hz可以逐渐下降，只要系统能启动，下降的频率就可以。    (2)基础频率下限不应低于30Hz。在扭矩方面，下限越低，扭矩越大。但是，还应考虑到，当电压上升过快且动态du/dt过大时，IGBT将会受损。实际使用的结果是，当50Hz降至30Hz时，这种提升扭矩的测量方法可以安全可靠地使用。    (3)有人担心，比如基频降到30Hz，电压已经到了380V..那么，在正常运行时可能需要达到50Hz，那么输出电压是否会跳至380V，导致电机承受不了，这里的答案是并不会出现这种现象。    (4)有人担心底座降到30Hz电压会达到380V。那么正常运行可能需要输出频率达到50Hz时是否能达到50Hz的额定频率。答案是输出频率肯定能达到50Hz。

   变频器是将工频(50Hz或60Hz)转换成各种频率的交流电源，实现电机变速运行的装置。它利用变频技术和微电子技术，通过改变电机工作电源的频率来控制交流电机。它有多种频率给定方式，如操作员键盘给定、接触信号给定、模拟信号给定、脉冲信号给定和通信方式给定等。利用功率半导体器件的通断动作，可以完成软启动、节能、变频调速、提高运行精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等多种功能。其功能主要体现在:   一、可调扭矩极限[变频器支持设备]    变频调速后，可以设置相应的扭矩限制，保护机械不受损坏，从而保证工艺的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使转矩极限可调，甚至转矩控制精度可以达到3%~5%左右。在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来控制，而不能像变频控制那样设定精确的转矩值。   二、停车    受控停止模式与可控加速相同。在变频调速中，可控制停止模式，并可选择不同的停止模式(减速停止、自由停止、减速停止和DC制动)。同样，它可以减少对机械零件和电机的影响，从而使整个系统更加可靠，并相应地延长使用寿命。   三、节能     离心风机或水泵采用变频器可大幅降低能耗，这在L-travel十多年的经验中得到了体现。由于最终能耗与电机既定转速相比，采用变频后投资回报会更快。   四、可逆操作控制    在变频器控制中，只需改变输出电压的相序即可实现可逆运行控制，可减少维护，节省安装空间。   五、减少机械传动部件    目前，矢量控制变频器plus同步电机可以实现高效的扭矩输出，从而节省齿轮箱等机械传动部件，最终形成直接变频传动系统。因此，可以减少木材和空间，并且可以提高稳定性。   六、启动所需的功率较低    电机功率与电流和电压的乘积成正比，所以直接I频启动的电机所消耗的功率会远远高于变频启动所需要的功率。在某些I条件下，其配电系统已达到最高极限，其直接工频起动电机产生的浪涌将对同网其他用户造成严重影响，将被电网运营商警告甚至罚款。如果使用变频器来启动和停止电机，则不会出现类似的问题。   七、可控加速功能    变频调速可以从零速开始，根据用户需要均匀加速，其加速曲线也可以选择(直线加速、S形加速或自动加速)。但是，当以I.频率起动时，会对电机或所连接的机械部分的轴或齿轮产生剧烈的振动。这种振动会进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械零件和电机的使用寿命。此外，变频启动也可应用于类似的灌装生产线，防止瓶子翻倒或损坏。   八、运行速度可调    变频调速的应用可以优化L技能过程，并可以根据上技能过程快速变化。变速也可以通过遥控PLC或其他控制器来实现。   九、控制电机的启动电流    当电机直接用I频启动时，会产生电机额定电流的7~8倍。该电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。变频调速可以在零转速零电压下启动(也可以适当增加转矩提升)。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以驱动负载按照V/F或矢量控制方式工作。采用变频调速可以充分降低起动电流，提高绕组的承载能力。用户最直接的好处就是电机的维护成本会进一步降低，电机的使用寿命也会相应提高。   十、降低电力线的电压波动    当电机以L频率启动时，电流会急剧增大，电压波动较大。电压降的大小将取决于启动电机的功率和配电网的容量。压降会导致同一供电网络中的电压敏感设备，如PC、传感器、接近开关、接触器等故障跳闸或L运行异常。采用变频调速后，由于可以在零频率、零电压下逐渐启动，最大程度上消除了压降。