等離子體、激光和水射流切割機有一個共同之處：客戶尋求新一代性能。　　當制造商進行機床升級換代時，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，作為機床制造商，其聲譽和成功取決于能否提供最佳的性能、設(shè)計和集成。所有這些都取決于運動控制系統(tǒng)的優(yōu)化。五個主要的優(yōu)化訣竅包括現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)、控制環(huán)帶寬、伺服電機設(shè)計、反饋選擇和布線。
　　1.選擇適合的現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)　　過去使用的是幾種不同的總線類型，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)，性能也是相對的，選擇錯誤的總線體系結(jié)構(gòu)會顯著降低執(zhí)行速度，繼而降低切割質(zhì)量和精確度?！　o論是使用業(yè)界標準控制器（如 Hypertherm）還是定制的控制器，定義切割的位置點以確定的方式從控制器一個接一個傳到驅(qū)動器。點的每個 x/y 組合之間的時間間隔嚴格且無偏差。此外，對于高度動態(tài)的應(yīng)用（比如精密切割），這些時間間隔非常短，一般在 500 微秒至 1 毫秒之間。更長的時間間隔意味著切割精確度降低，而變化的時間間隔則表示扭曲的切割?！　∫蕴W(wǎng)連接器看起來一樣，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)動器的現(xiàn)場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?！　≡诂F(xiàn)場總線上的所有設(shè)備間實時傳輸確定性數(shù)據(jù)時，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，因為該協(xié)議擁有快速、實時且支持 CANopen、FailSafe over EtherCAT (FSoE) 以及其他的特征。
常見體系結(jié)構(gòu)的性能比較（來源：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)可實現(xiàn)剛性更強的電機行為，減少錯誤并縮短瞬時響應(yīng)時間。結(jié)果是對位置、速度和轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)更靈敏的控制。對于許多日常切割應(yīng)用，這些因素可能不是很關(guān)鍵。但是，對于下一代切割機，控制環(huán)帶寬對于性能至關(guān)重要。　　然而，雖然高帶寬能夠?qū)崿F(xiàn)高性能，但它也還需要高性能運動組件。風險在于，如果驅(qū)動器和電機無法利用控制環(huán)中的快速變化，更高頻率可能會導(dǎo)致不穩(wěn)定問題。例如，高慣量電機可能無法實現(xiàn)所需的加速度，這些不足會被反饋到控制環(huán)中?！　×硪粋€常見問題是帶寬匹配。在多軸應(yīng)用中，需要足夠的帶寬在每個軸上執(zhí)行所需的移動。但是，如果不同軸之間的帶寬不完全匹配，切割的形狀將會扭曲，因為軸以不同的速率響應(yīng)控制環(huán)的反饋。雖然與帶寬沒有直接關(guān)系，但集成龍門的應(yīng)用程序也需要在兩個平行的軸之間交叉耦合，以確保協(xié)調(diào)運動。
　　您的驅(qū)動器應(yīng)提供簡單、高度準確的工具，以匹配各個軸之間的帶寬。當決定使用伺服電機時，尋找低慣性設(shè)計，以提供高帶寬、高性能應(yīng)用所需的加速度和扭矩響應(yīng)，而不會對系統(tǒng)造成干擾?？茽柲Ω?2G 運動控制系統(tǒng) 做到了這一點，同時還包括龍門模式算法，簡化了龍門側(cè)之間的交叉耦合?！?strong>　3.選擇電機并確定適合的尺寸
　　另一個常見的錯誤是在沒有考慮電壓或電流飽和風險的情況下，將電機尺寸減小或選擇了錯誤的電機設(shè)計。簡而言之，電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，或Kt，不能超過總線電壓允許的值。如果驅(qū)動器無法提供必需的電壓或電流，則電機可能無法執(zhí)行所需運動。　　解決方案是在電機選型過程中預(yù)先集成電氣計算功能。了解可用電流和電壓的準確值后，即可客觀地評估所需的電機設(shè)計和尺寸?？赡苄枰獡Q成更大電機?；蛘?，可考慮使用配有不同繞組的同一電機，該繞組使電壓和電流需求達到新的平衡。這樣，將很有可能獲得所需的性能，且無需增加電機尺寸，甚至能夠減小尺寸。
　　尋找能夠提供運動控制設(shè)計和產(chǎn)品選型專業(yè)知識的合作伙伴，解決電壓和電流飽和問題，在電源給定的實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)動器或控制器提供信息來確保電機或負載在適當時間達到所需速度和位置。為特定應(yīng)用選擇的反饋設(shè)備會對成本、速度和準確性產(chǎn)生重大影響?！　≡隽烤幋a器提供兩個輸出信號，指明運動和方向。這些信號只能跟蹤相對位置，因此需要使用數(shù)字接口來計算絕對位置。在電源中斷或應(yīng)用出錯時，軸必須在重啟前返回到原位置，因為編碼器不會跟蹤絕對位置。在一些應(yīng)用中，這可能是一個安全問題。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解決問題。
　　絕對編碼器的成本一般高于增量編碼器，但具有多種優(yōu)點。由于絕對編碼器生成數(shù)字代碼來表示電機軸角度，能夠提供準確位置和速度信息，無需更多處理。如果電源中斷，絕對編碼器將在重啟時報告正確位置，無需返回至原位置。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?！　⌒兤魇橇硪环N選件。這些模擬設(shè)備圍繞變壓器設(shè)計，利用轉(zhuǎn)子和定子繞組之間的電壓對比，在電機軸轉(zhuǎn)動一圈的范圍內(nèi)提供絕對位置。旋變器是堅固耐用的設(shè)備，通常用于惡劣環(huán)境，但典型旋變器無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)成一個精確度更高的設(shè)備，提供即插即用的設(shè)置，還有一個優(yōu)點是提供單電纜選件。　　所有這些反饋類型都有各自的用途，但必須選擇最適合的技術(shù)來保持要實現(xiàn)的機床性能。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)整運動控制以可靠地滿足需求
　　5.選擇電纜確?？煽啃院托阅?/strong>　　最后，選擇電纜的重要性 很容易被忽視，但這不是一個可以節(jié)省開支或事后再考慮的領(lǐng)域。如果電纜中的線規(guī)尺寸過小，則會在效率和可靠性方面出現(xiàn)問題。如果電纜無法正確接地和屏蔽，則電氣噪聲會導(dǎo)致反饋錯誤并降低總體系統(tǒng)性能。如果絕緣和連接器不合格，長期使用很可能會出現(xiàn)故障?！　‰娎|的數(shù)量、尺寸、重量、靈活性和布局也會產(chǎn)生重要影響。例如——尤其是在龍門系統(tǒng)中——電纜是負載的一部分，會導(dǎo)致必須由伺服系統(tǒng)進行補償?shù)耐献?、重量和合?guī)問題。在大多數(shù)情況下，單電纜設(shè)計可能很有用，因為與雙電纜系統(tǒng)相比，它在電纜和連接器兩方面都更易于布線且更輕。　　由較大電機驅(qū)動的龍門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。與機器設(shè)計的所有方面一樣，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)運動控制方案　　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)建運動控制系統(tǒng)的工程師，以及了解如何滿足特殊金屬成型要求的設(shè)計人員直接交流。 我們的自助式設(shè)計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、應(yīng)用和服務(wù)中心遍布全球，無論您在何處，都能夠獲得其他合作伙伴無法提供的可靠供應(yīng)、聯(lián)合研發(fā)專業(yè)知識和個性化的支持。無論是升級現(xiàn)有機床還是設(shè)計為客戶提供最先進技術(shù)的下一代機床，我們都能幫助您創(chuàng)造卓越。