等離子體、激光和水射流切割機(jī)有一個(gè)共同之處：客戶尋求新一代性能。　　當(dāng)制造商進(jìn)行機(jī)床升級(jí)換代時(shí)，他們看重的是能夠更快、更可靠地生產(chǎn)更高質(zhì)量的產(chǎn)品的功能。這意味著，作為機(jī)床制造商，其聲譽(yù)和成功取決于能否提供最佳的性能、設(shè)計(jì)和集成。所有這些都取決于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化。五個(gè)主要的優(yōu)化訣竅包括現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)、控制環(huán)帶寬、伺服電機(jī)設(shè)計(jì)、反饋選擇和布線。
　　1.選擇適合的現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)　　過(guò)去使用的是幾種不同的總線類(lèi)型，新型金屬成型系統(tǒng)幾乎統(tǒng)一使用多種以太網(wǎng)版本之一，實(shí)現(xiàn)了易用性并確保最高性能。但是，即使在以太網(wǎng)協(xié)議家族內(nèi)，性能也是相對(duì)的，選擇錯(cuò)誤的總線體系結(jié)構(gòu)會(huì)顯著降低執(zhí)行速度，繼而降低切割質(zhì)量和精確度?！　o(wú)論是使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)控制器（如 Hypertherm）還是定制的控制器，定義切割的位置點(diǎn)以確定的方式從控制器一個(gè)接一個(gè)傳到驅(qū)動(dòng)器。點(diǎn)的每個(gè) x/y 組合之間的時(shí)間間隔嚴(yán)格且無(wú)偏差。此外，對(duì)于高度動(dòng)態(tài)的應(yīng)用（比如精密切割），這些時(shí)間間隔非常短，一般在 500 微秒至 1 毫秒之間。更長(zhǎng)的時(shí)間間隔意味著切割精確度降低，而變化的時(shí)間間隔則表示扭曲的切割?！　∫蕴W(wǎng)連接器看起來(lái)一樣，但不同版本的以太網(wǎng)的工作方式并不相同，必須為相應(yīng)工作選擇適合的版本。但是，任何驅(qū)動(dòng)器的現(xiàn)場(chǎng)總線端口都必須支持一種工業(yè)以太網(wǎng)版本，且總線上的所有設(shè)備都必須兼容并已正確配置。　　在現(xiàn)場(chǎng)總線上的所有設(shè)備間實(shí)時(shí)傳輸確定性數(shù)據(jù)時(shí)，并非所有工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議都具有相同的能力?？茽柲Ωㄗh使用 EtherCAT，因?yàn)樵搮f(xié)議擁有快速、實(shí)時(shí)且支持 CANopen、FailSafe over EtherCAT (FSoE) 以及其他的特征。
常見(jiàn)體系結(jié)構(gòu)的性能比較（來(lái)源：IEBmedia）
　　2.優(yōu)化帶寬　　更高帶寬本質(zhì)上與更高速度相關(guān)。隨著控制環(huán)帶寬的提高，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)剛性更強(qiáng)的電機(jī)行為，減少錯(cuò)誤并縮短瞬時(shí)響應(yīng)時(shí)間。結(jié)果是對(duì)位置、速度和轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)更靈敏的控制。對(duì)于許多日常切割應(yīng)用，這些因素可能不是很關(guān)鍵。但是，對(duì)于下一代切割機(jī)，控制環(huán)帶寬對(duì)于性能至關(guān)重要?！　∪欢m然高帶寬能夠?qū)崿F(xiàn)高性能，但它也還需要高性能運(yùn)動(dòng)組件。風(fēng)險(xiǎn)在于，如果驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)無(wú)法利用控制環(huán)中的快速變化，更高頻率可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定問(wèn)題。例如，高慣量電機(jī)可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)所需的加速度，這些不足會(huì)被反饋到控制環(huán)中?！　×硪粋€(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是帶寬匹配。在多軸應(yīng)用中，需要足夠的帶寬在每個(gè)軸上執(zhí)行所需的移動(dòng)。但是，如果不同軸之間的帶寬不完全匹配，切割的形狀將會(huì)扭曲，因?yàn)檩S以不同的速率響應(yīng)控制環(huán)的反饋。雖然與帶寬沒(méi)有直接關(guān)系，但集成龍門(mén)的應(yīng)用程序也需要在兩個(gè)平行的軸之間交叉耦合，以確保協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。
　　您的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)提供簡(jiǎn)單、高度準(zhǔn)確的工具，以匹配各個(gè)軸之間的帶寬。當(dāng)決定使用伺服電機(jī)時(shí)，尋找低慣性設(shè)計(jì)，以提供高帶寬、高性能應(yīng)用所需的加速度和扭矩響應(yīng)，而不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成干擾?？茽柲Ω?2G 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 做到了這一點(diǎn)，同時(shí)還包括龍門(mén)模式算法，簡(jiǎn)化了龍門(mén)側(cè)之間的交叉耦合?！?strong>　3.選擇電機(jī)并確定適合的尺寸
　　另一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤是在沒(méi)有考慮電壓或電流飽和風(fēng)險(xiǎn)的情況下，將電機(jī)尺寸減小或選擇了錯(cuò)誤的電機(jī)設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)而言之，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，或Kt，不能超過(guò)總線電壓允許的值。如果驅(qū)動(dòng)器無(wú)法提供必需的電壓或電流，則電機(jī)可能無(wú)法執(zhí)行所需運(yùn)動(dòng)。　　解決方案是在電機(jī)選型過(guò)程中預(yù)先集成電氣計(jì)算功能。了解可用電流和電壓的準(zhǔn)確值后，即可客觀地評(píng)估所需的電機(jī)設(shè)計(jì)和尺寸。可能需要換成更大電機(jī)?；蛘?，可考慮使用配有不同繞組的同一電機(jī)，該繞組使電壓和電流需求達(dá)到新的平衡。這樣，將很有可能獲得所需的性能，且無(wú)需增加電機(jī)尺寸，甚至能夠減小尺寸。
　　尋找能夠提供運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)和產(chǎn)品選型專業(yè)知識(shí)的合作伙伴，解決電壓和電流飽和問(wèn)題，在電源給定的實(shí)際條件下確保最佳性能?！?strong>　4.將反饋設(shè)備與應(yīng)用需求相匹配
　　反饋設(shè)備為驅(qū)動(dòng)器或控制器提供信息來(lái)確保電機(jī)或負(fù)載在適當(dāng)時(shí)間達(dá)到所需速度和位置。為特定應(yīng)用選擇的反饋設(shè)備會(huì)對(duì)成本、速度和準(zhǔn)確性產(chǎn)生重大影響?！　≡隽烤幋a器提供兩個(gè)輸出信號(hào)，指明運(yùn)動(dòng)和方向。這些信號(hào)只能跟蹤相對(duì)位置，因此需要使用數(shù)字接口來(lái)計(jì)算絕對(duì)位置。在電源中斷或應(yīng)用出錯(cuò)時(shí)，軸必須在重啟前返回到原位置，因?yàn)榫幋a器不會(huì)跟蹤絕對(duì)位置。在一些應(yīng)用中，這可能是一個(gè)安全問(wèn)題。增量編碼器在某種程度上還易受電氣噪聲干擾，可能需要使用輸出濾波器和采取其他措施來(lái)解決問(wèn)題。
　　絕對(duì)編碼器的成本一般高于增量編碼器，但具有多種優(yōu)點(diǎn)。由于絕對(duì)編碼器生成數(shù)字代碼來(lái)表示電機(jī)軸角度，能夠提供準(zhǔn)確位置和速度信息，無(wú)需更多處理。如果電源中斷，絕對(duì)編碼器將在重啟時(shí)報(bào)告正確位置，無(wú)需返回至原位置。這些編碼器還能夠支持非常高的分辨率，具有卓越的抗噪性，并提供單電纜選件。　　旋變器是另一種選件。這些模擬設(shè)備圍繞變壓器設(shè)計(jì)，利用轉(zhuǎn)子和定子繞組之間的電壓對(duì)比，在電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的范圍內(nèi)提供絕對(duì)位置。旋變器是堅(jiān)固耐用的設(shè)備，通常用于惡劣環(huán)境，但典型旋變器無(wú)法為最高精度的切割應(yīng)用提供需要的分辨率?！　】茽柲Ω?SFD 反饋將堅(jiān)固耐用的旋變器體系結(jié)構(gòu)與添加的電子裝置組合在一起，構(gòu)成一個(gè)精確度更高的設(shè)備，提供即插即用的設(shè)置，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供單電纜選件?！　∷羞@些反饋類(lèi)型都有各自的用途，但必須選擇最適合的技術(shù)來(lái)保持要實(shí)現(xiàn)的機(jī)床性能。特別要注意的是，成本不高的反饋設(shè)備可能有隱藏成本，比如難以調(diào)整運(yùn)動(dòng)控制以可靠地滿足需求
　　5.選擇電纜確保可靠性和性能　　最后，選擇電纜的重要性 很容易被忽視，但這不是一個(gè)可以節(jié)省開(kāi)支或事后再考慮的領(lǐng)域。如果電纜中的線規(guī)尺寸過(guò)小，則會(huì)在效率和可靠性方面出現(xiàn)問(wèn)題。如果電纜無(wú)法正確接地和屏蔽，則電氣噪聲會(huì)導(dǎo)致反饋錯(cuò)誤并降低總體系統(tǒng)性能。如果絕緣和連接器不合格，長(zhǎng)期使用很可能會(huì)出現(xiàn)故障?！　‰娎|的數(shù)量、尺寸、重量、靈活性和布局也會(huì)產(chǎn)生重要影響。例如——尤其是在龍門(mén)系統(tǒng)中——電纜是負(fù)載的一部分，會(huì)導(dǎo)致必須由伺服系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐献?、重量和合?guī)問(wèn)題。在大多數(shù)情況下，單電纜設(shè)計(jì)可能很有用，因?yàn)榕c雙電纜系統(tǒng)相比，它在電纜和連接器兩方面都更易于布線且更輕。　　由較大電機(jī)驅(qū)動(dòng)的龍門(mén)可得益于兩根電纜的靈活性，而不是一根較厚和較硬的單電纜。與機(jī)器設(shè)計(jì)的所有方面一樣，電纜的選擇也需要找到性能的正確平衡，同時(shí)絕不能影響質(zhì)量?！　?strong>成為科爾摩根的合作伙伴，獲得最優(yōu)運(yùn)動(dòng)控制方案　　科爾摩根不止是供應(yīng)商。我們更是合作伙伴，全心全力助您取得成功。您的工程師可與我們創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的工程師，以及了解如何滿足特殊金屬成型要求的設(shè)計(jì)人員直接交流。 我們的自助式設(shè)計(jì)工具可幫助您在線建模、選擇和優(yōu)化產(chǎn)品。我們的制造、設(shè)計(jì)、應(yīng)用和服務(wù)中心遍布全球，無(wú)論您在何處，都能夠獲得其他合作伙伴無(wú)法提供的可靠供應(yīng)、聯(lián)合研發(fā)專業(yè)知識(shí)和個(gè)性化的支持。無(wú)論是升級(jí)現(xiàn)有機(jī)床還是設(shè)計(jì)為客戶提供最先進(jìn)技術(shù)的下一代機(jī)床，我們都能幫助您創(chuàng)造卓越。