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    在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定準(zhǔn)確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)。一般的伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電機(jī)和檢測(cè)裝置三部分。在伺服系統(tǒng)中，交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是最大的一個(gè)分支，它是一個(gè)結(jié)合電機(jī)學(xué)、自動(dòng)控制、電氣技術(shù)、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)控制于一體的綜合系統(tǒng)。在生產(chǎn)實(shí)際中，使用交流伺服運(yùn)動(dòng)控制的產(chǎn)品，能夠解決各種復(fù)雜的定位控制問題，如機(jī)器人軌跡控制、數(shù)控機(jī)床位置控制等，因此它在加工機(jī)械、FA機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、機(jī)器人、自動(dòng)組裝線、半導(dǎo)體制造、部件組裝和紡織機(jī)械上得到了廣泛的應(yīng)用，并表現(xiàn)出了越來越強(qiáng)的生命力。

    在交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的發(fā)展過程中，它始終是融合了先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)和控制理論。最近幾年來，國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家都相繼推出了交流伺服運(yùn)動(dòng)控制的新技術(shù)和新產(chǎn)品，比如全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、PCC技術(shù)、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制卡、DSP多軸運(yùn)動(dòng)控制器等。這些產(chǎn)品將與中國(guó)發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)大國(guó)的過程中同步成長(zhǎng)。

    二、交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的市場(chǎng)份額

    這里所分析的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品包括交流伺服控制器、交流伺服電機(jī)、專用控制平臺(tái)和伺服檢測(cè)裝置，這些產(chǎn)品組成一個(gè)完善的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品。

    專用控制平臺(tái)包括嵌入式產(chǎn)品、PC-Based產(chǎn)品和PLC產(chǎn)品等。其中嵌入式平臺(tái)產(chǎn)品包括數(shù)控機(jī)床、印刷包裝機(jī)械、紡織印染機(jī)械等；PC-Based平臺(tái)應(yīng)用在較高和功能相對(duì)復(fù)雜的場(chǎng)合，如電子制造等；PLC平臺(tái)主要用作一般設(shè)備的通用運(yùn)動(dòng)控制，在這種情況下，PLC也同時(shí)是設(shè)備的主控制器，非常經(jīng)濟(jì)。

    ·伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)分永磁式同步伺服、交流感應(yīng)式伺服、直線電機(jī)伺服等幾種。

    ·伺服檢測(cè)裝置包括伺服系統(tǒng)中的位置、角度、速度檢測(cè)和傳感元件。

    據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年度中國(guó)內(nèi)地的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的市場(chǎng)容量已經(jīng)達(dá)到了16.8億元人民幣?，F(xiàn)根據(jù)市場(chǎng)品牌占有率從高到低排列

    如下表1所示。    

表12005年中國(guó)伺服產(chǎn)品主要品牌及市場(chǎng)份額

從表1可知，從16.8億的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品總量上來說的確是一個(gè)很大的數(shù)字。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的增長(zhǎng)量主要來自于機(jī)電設(shè)備使用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的比例大幅度增加、生產(chǎn)工藝對(duì)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化程度提出了更高的定位定長(zhǎng)等要求以及先進(jìn)制造技術(shù)的商品化加快等幾方面因素促成的。

    但是在中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展過程中，由于入世等引起的市場(chǎng)的急劇擴(kuò)大對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)產(chǎn)品（尤其是交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品）提出了一個(gè)非常高的要求，而這些要求又無法找到合適的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品時(shí)，必然轉(zhuǎn)為世界先進(jìn)產(chǎn)品，如西門子、松下、三菱等。

    以食品包裝機(jī)械為例，今年上半年我國(guó)食品包裝機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)銷售繼續(xù)呈穩(wěn)步增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，出口交貨值也有所增加，尤其是進(jìn)入4月之后，食品包裝機(jī)械行業(yè)的利潤(rùn)累計(jì)增幅為67.94%，成為增速最大的行業(yè)之一。食品包裝機(jī)械之所以能夠?qū)崿F(xiàn)利潤(rùn)高速增長(zhǎng)，主要原因就是市場(chǎng)需求的強(qiáng)勁推動(dòng)。據(jù)業(yè)內(nèi)專家的預(yù)測(cè)，到2010年，國(guó)內(nèi)食品包裝機(jī)械行業(yè)總產(chǎn)值僅能達(dá)到1300億元（現(xiàn)價(jià)），而市場(chǎng)需求則可能達(dá)到2000億元，遠(yuǎn)超過供給的需求，這就為行業(yè)的發(fā)展提供了寶貴的戰(zhàn)機(jī)，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也勢(shì)必加速。而實(shí)際上在該領(lǐng)域應(yīng)用交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品已經(jīng)逐漸成為共識(shí)，如飲料灌裝機(jī)、封口機(jī)等，成為僅次于機(jī)床傳統(tǒng)領(lǐng)域的第二個(gè)最大應(yīng)用行業(yè)。

    在交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品領(lǐng)域，國(guó)外品牌尤其是日本和歐美品牌憑借其先進(jìn)的技術(shù)水平和更新速度逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，國(guó)內(nèi)交流伺服運(yùn)動(dòng)控制廠商在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，也相繼研發(fā)出了一些適于特殊行業(yè)應(yīng)用的專利和通用產(chǎn)品，并在市場(chǎng)預(yù)期中評(píng)價(jià)良好。

    從廠商來看，日本品牌在價(jià)格上具有一定的優(yōu)勢(shì)，在性能上又能符合中國(guó)小型機(jī)械OEM商的需求，因此在本次統(tǒng)計(jì)中，松下電器、三菱電機(jī)、安川電機(jī)和三洋已經(jīng)占據(jù)整個(gè)交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的近一半市場(chǎng)容量，處于市場(chǎng)的前列。此外，其他如富士、歐姆龍等在一些工業(yè)領(lǐng)域也表現(xiàn)突出，并帶動(dòng)了自身其他系列產(chǎn)品的發(fā)展。與其他進(jìn)口產(chǎn)品相比，日本的交流伺服產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格、在于專業(yè)化和系統(tǒng)化。日本的機(jī)床工業(yè)、食品包裝機(jī)械都分別位于世界該領(lǐng)域的前列，因此它在機(jī)床和食品包裝領(lǐng)域積累了先進(jìn)的控制技術(shù)，如1987年，日本率先研制出伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的包裝機(jī)械，使該行業(yè)實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級(jí)，迅速提高了機(jī)械性能的柔軟性和系統(tǒng)化程度，為日本的包裝機(jī)械以其獨(dú)特性贏得了世界市場(chǎng)廣闊的銷售空間。從這個(gè)層面上來講，交流伺服控制產(chǎn)品的品牌演化在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)還會(huì)是日本品牌為主導(dǎo)。

    歐美品牌如西門子、力士樂和倫茨在高端設(shè)備和生產(chǎn)線上占據(jù)了一定的份額，具有高性能和高價(jià)格的特點(diǎn)，其中以西門子最為典型。其他歐美品牌還有AB、施奈德、丹那赫、柯比、GE、貝加萊等在其特定的領(lǐng)域保持了高速增長(zhǎng)。在國(guó)內(nèi)企業(yè)中，已經(jīng)在伺服市場(chǎng)的發(fā)展中已經(jīng)培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的品牌，如機(jī)床領(lǐng)域的華中數(shù)控、廣州數(shù)控、珠海運(yùn)控等。

    三、交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的應(yīng)用行業(yè)

    交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的應(yīng)用主要以機(jī)械配套為主，主要涉及機(jī)床工具、食品包裝、紡織印染、電子制造、塑料機(jī)械、印刷造紙、橡膠機(jī)械等，具體的市場(chǎng)份額比例如表2所示。    

表2交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品

以占據(jù)行業(yè)前三位的機(jī)床工具、食品包裝和紡織印染為例進(jìn)行應(yīng)用說明。

    1、機(jī)床工具

    作為機(jī)床工具，尤其是數(shù)控機(jī)床的重要功能部件，交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的系統(tǒng)特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標(biāo)。圍繞伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)、直線電動(dòng)機(jī)及高速電主軸等將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的關(guān)注的熱點(diǎn)，并成為交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的發(fā)展方向。

    從發(fā)展的總量看，機(jī)床工具行業(yè)的產(chǎn)值從“十五”開始，連續(xù)五年都以兩位數(shù)高速增長(zhǎng)，產(chǎn)值和產(chǎn)量增長(zhǎng)了2.5倍?！熬盼濉蹦┊a(chǎn)值排在世界第八，去年躍到了世界第三，緊隨日本、德國(guó)之后。

    在機(jī)床工具領(lǐng)域，交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品主要應(yīng)用特點(diǎn)有：

    （1）這里所分析的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品包括交流伺服（1）高速高精度。用于高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，主要有“回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”兩種類型。當(dāng)前使用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的高速加工機(jī)床最大移動(dòng)速度90m/min，加速度1.5g；使用直線電機(jī)的高速高精加工機(jī)床最大快移速度已達(dá)208m/min，加速度2g，并且還有發(fā)展余地。

    （2）多軸化。隨著5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)，尤其是在加工自由曲面時(shí)，克服了3軸聯(lián)動(dòng)控制的時(shí)切速接近于零時(shí)的切削弊端?？刂破?、交流伺服電機(jī)、專用控制平臺(tái)和伺服檢測(cè)裝置，這些產(chǎn)品組成一個(gè)完善的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品，如圖1所示。

    2、食品包裝

    隨著中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的提高，預(yù)計(jì)消費(fèi)者對(duì)微波食品、休閑食品及冷凍食品等方便食品的需求量將不斷增加，這將直接帶動(dòng)相關(guān)食品包裝的需求。預(yù)計(jì)中國(guó)食品與包裝機(jī)械業(yè)在今后的一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將維持正增長(zhǎng)。因而，國(guó)家在“十一五”規(guī)劃中明確指出要縮小供需差距，使食品工業(yè)趕上世界先進(jìn)水平，并提供先進(jìn)的技術(shù)裝備。這就必須要求國(guó)內(nèi)食品和包裝機(jī)械的年發(fā)展速度超過18%，新產(chǎn)品產(chǎn)值率達(dá)到25%。   

    在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品主要有以下特點(diǎn)：

    （1）機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。傳統(tǒng)的包裝機(jī)械控制系統(tǒng)多采用繼電器、接觸器控制電路，其復(fù)雜程度隨著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增多以及調(diào)整部位的增加而加大，使得機(jī)器也越來越復(fù)雜，給制造、調(diào)整、使用和維修均帶來不便。而交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的應(yīng)用，可用微機(jī)、傳感技術(shù)、新型伺服技術(shù)取代笨重的電氣控制柜和驅(qū)動(dòng)裝置，使零部件數(shù)量劇減，結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，體積也隨之縮小。

    （2）產(chǎn)品質(zhì)量提高。參數(shù)變化越多，調(diào)整部分越多，交流伺服運(yùn)動(dòng)控制的優(yōu)越性也越大，這是一般控制方式無法相比的。功能增多，可靠性提高，流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)除可保持原來包裝機(jī)的功能外，還可賦予其他許多功能。如液體飲料軟包裝機(jī)，它在氣動(dòng)、電氣和機(jī)械的共同配合下，可具有制盒、滅菌、灌裝、封口等功能，還可存儲(chǔ)如生產(chǎn)速率、產(chǎn)品數(shù)量、故障現(xiàn)象、故障原因等數(shù)據(jù)，同時(shí)能對(duì)這些數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)處理，大大方便了操作，使包裝機(jī)的可靠性大為提高。3、紡織印染

    近年來，隨著紡織行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)紡織機(jī)械設(shè)備的技術(shù)水平、產(chǎn)品開發(fā)能力、穩(wěn)定性等也都有了很大的提高，從而為下游企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品、提高產(chǎn)品質(zhì)量奠定了可靠基礎(chǔ)。

    我國(guó)是一個(gè)紡織機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)，世界上沒有一個(gè)國(guó)家有這么多的紡織機(jī)械、紡織器材、紡織儀器、電器、附屬裝置和專配件生產(chǎn)企業(yè)，每年生產(chǎn)的品種之多、數(shù)量之大，在世界上都是獨(dú)一無二的。但是必須看到，面對(duì)如此之大的市場(chǎng)，我們的產(chǎn)品開發(fā)、售后服務(wù)能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了紡織企業(yè)的需要，技術(shù)創(chuàng)新上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界紡機(jī)強(qiáng)國(guó)，特別是在機(jī)電一體化方面的自動(dòng)化、連續(xù)化、高速化、智能化水平還有很大差距，在新材料、新工藝、新的制造技術(shù)方面落后很多。

    紡織印染設(shè)備上應(yīng)用交流伺服技術(shù)是為了提高設(shè)備的性能，滿足高精度控制的要求，目前已有高檔梳棉機(jī)、帶自動(dòng)調(diào)勻整的并條機(jī)、新型粗紗機(jī)、數(shù)控細(xì)紗機(jī)、分條整經(jīng)機(jī)、漿紗機(jī)、園網(wǎng)印花機(jī)等設(shè)備都應(yīng)用了交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品。

    四、結(jié)束語(yǔ)

    綜合上面的分析可以看出，中國(guó)的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品尚處于起步階段，相關(guān)產(chǎn)品還沒有得到普遍應(yīng)用，大量低精度、低效率的運(yùn)動(dòng)控制方式依然存在，例如機(jī)械凸輪、同步帶、同步軸等在食品包裝、印刷造紙、橡膠機(jī)械等行業(yè)大量存在。因此，交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在未來幾年內(nèi)上升的空間非常大。

    在未來2年內(nèi)，交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模如表3所示。2006年和2007年它將保持23％和25％的增長(zhǎng)率，并將站穩(wěn)20億人民幣的市場(chǎng)規(guī)模。   

表32005年交流伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模及未來2年預(yù)期