使用基於PC的控制軟體、EtherCAT網絡、集成驅動器和單電纜技術進行配置，可簡化運動控制系統設計，並降低伺服電機成本。
無論是改造項目還是新應用，選擇和安裝最佳伺服電機，都不是一項簡單的任務。任何升級通常都需要調整驅動器、變速箱、編碼器以及與電機接觸的其它部件。為每個伺服驅動器單獨編程和配置，也會增加調試時間和不必要的成本。
新的伺服技術簡化了這些過程，並釋放了同步伺服運動控制提供的潛在優勢。除了通過基於PC 的控制軟體支持配置外，新的伺服系統還提供其它關鍵功能，例如帶直接集成驅動器的伺服電機、單電纜連接和板載安全功能。運動控制系統設計中所具有的更大的簡化性和靈活性，降低了伺服電機的購置成本，這使其成為運動架構的強有力的競爭優勢。
設置與靈活性
藉助基於PC 的自動化軟體和EtherCAT工業乙太網功能，可以通過簡單的工程流程配置多個伺服電機。這種軟體用於掃描和配置驅動器，無需從筆記本電腦連接電纜到每個驅動器進行配置。
支持EtherCAT 的網絡可提供驅動器配置所需的高帶寬和高性能。甚至可以通過EtherCAT 現場總線使用通常用於特定供應商的專用軟體。工程師必須手動輸入的唯一信息是一個電機旋轉的機械距離。
例如，立式填充/ 形式/ 密封包裝機具有多個運動軸，用於早餐食品袋子生產。過去，如果原始設備製造商（OEM）決定更換電機類型，或者如果最終用戶發現現有電機已經接近使用壽命的末期，他們首先需要考慮電機機械方面的約束和其它需要更換的部件。
傳統上，所選擇的電機需要單獨的配置，以便於高速處理具有精確和可重複性的袋子。如果最終用戶製造商需要更改位置配置文件以生成一系列更大的袋子，則工程師必須點到點的為每個軸重新編程，然後如果需要更換產品時，還需要再次重新編程。使用具有EtherCAT 和基於PC 的軟體解決方案，可以在幾分鐘內完成相同的配置或重新配置，該解決方案利用了伺服電機的可變速度和定位。如果需要二次反饋，自動化軟體還可以像伺服電機一樣輕鬆配置單獨的編碼器。
EtherCAT 為電機、驅動器和輸入/ 輸出（I /O）系統提供實時發送診斷的能力。某些軟體平臺的測量功能，可提供有關點位置、速度和扭矩的精確數據，以監控和最大化性能。
此應用程式帶來的最大好處是通過簡化的運動工程環境減少了混淆。尋找可以執行運動系統配置的軟體，以及在同一平臺上運行可編程邏輯控制器（PLC）、人機界面（HMI）和所有其它機器控制功能是非常重要的。這消除了僅用於伺服系統的軟體需要。一些供應商的軟體產品還包括集成的運動大小調整工具，這有助於通過圖形界面選擇和安裝組件。這些軟體產品對於伺服電機和其他難以集成的組件（例如小齒輪齒條、傳送帶或曲柄臂）非常有用。
自動化軟體中集成的運動尺寸調整工具，有助於在圖形界面中選擇和安裝組件。本文圖片來源：倍福
伺服電機的新功能
更高的靈活性，使工程師能夠在不中斷設備預算的情況下實施伺服電機。不僅縮短了編程時間，還可降低人工成本，使實施這些技術的總價格更接近步進電機。這是幸運的，因為之前儘管可以提供潛在的同步運動控制以及伺服技術最新的進展，但成本問題實際減緩了某些工廠對伺服電機接受的速度。
同步電機通過閉環控制提供更高的精度。伺服電機發送反饋，允許驅動器在沒有單獨編碼器的情況下跟蹤其位置。它們比類似尺寸的步進電機使用更少的能量，同時以更高的速度提供扭矩。伺服系統還有內部繞組，可以更有效地散熱。新功能，例如帶集成驅動器的電機、安全技術和單電纜技術（OCT），可增強伺服電機帶來的潛在收益。
帶集成驅動器的伺服電機，有助於創建有效的分布式伺服系統。將伺服驅動器和伺服電機組合在一個設備中，可節省控制櫃中的空間，並可節省更多成本。集成的安全力矩關閉（STO）和SS1 運動安全功能等，通過減少對這些任務的單獨I/O 端子或其它硬體的需求，可以進一步節省成本。
單電纜技術可以支持各種尺寸的伺服電機，從連接到I/O 端子外形的緊湊型驅動器的低功率選項到需要大型驅動器的大型F7 法蘭電機。
雖然伺服電機的靈活性增加了，但很多電機的尺寸卻沒有多大變化。通過將放大器集成在外殼的後部，電機可以保持相同的法蘭規格和相似的尺寸，並且長度只是稍微增加。這減少了新設計機器的佔地面積，並消除了因機械改變所改造的昂貴的費用。單電纜技術將電源和反饋結合在一根電纜中，可將布線工作量和潛在故障點減少50％，並支持所有電機尺寸和類型。
通過單電纜自動化解決方案，分布式伺服系統通過使用IP65 級配電箱，進一步增強了無外殼運動控制架構。這支持需要在模塊化機器設計中，運行多個運動軸的應用。單電纜連接其餘的控制櫃和配電箱，配電箱連接多個帶集成驅動器的伺服電機以及附加配電箱（如果需要額外的軸）。多種連接器類型與基於PC的控制軟體和EtherCAT 的直觀配置相結合，可創建即插即用的解決方案。
帶有集成驅動器的伺服電機有利於改造項目和新應用，與EtherCAT 和PC 控制配合使用還可縮短調試時間。與傳統控制系統相比，這些優勢會變得更具經濟效益，也更易於實施。閉環控制的優勢，同步電機技術的進步以及整體更簡單的配置相結合，使伺服電機成為旋轉運動要求的理想選擇。
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本文來自於《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2019年09月刊《技術文章》欄目，原標題為：高效的運動控制系統設計降低電機成本
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