伺服电机如何实现上位控制

工控行业所说的伺服，一般是交流伺服系统的简称，在工程现场，我们所指的伺服是指伺服驱动器。但是，伺服驱动器，伺服电机是不可分割的一套系统，联系它们的是编码器线缆和动力线缆。通常，伺服驱动器接受控制器的控制指令，然后通过动力线缆驱动伺服电机，而伺服电机的实时位置，通过编码器线缆反馈至伺服驱动器，形成闭环控制。很显然，这种模式下，伺服驱动器仅仅上充当了放大器的角色，这是绝大部分伺服的工作模式，比如 安川，富士，松下，三菱，台达等等。

还有部分伺服驱动器内置控制器功能，可以在驱动器内部进行编程，实现运动控制，能实现电子凸轮，相位同步等等高级运动控制功能。主要以Copley伺服为代表，另外 施耐德等变频器安装运动控制卡件，也能实现此功能。

很显然，本文讨论的伺服电机上位控制，主要是第一种模式，也就是伺服驱动器工作在放大器模式下，此时，充当上位机的就是PLC,运动控制器以及数控系统。如果把伺服驱动器比喻成发动机，那么上位机就是一套高级的无人驾驶系统。无论采用哪种上位机，上位机和伺服驱动器一般采用脉冲和通讯两种方式。

1. 脉冲方式 上位机通过发送脉冲到伺服驱动器，来实现控制。在这种方式下，用脉冲频率来控制速度，用脉冲个数来控制位置。同样，伺服驱动器也会发送脉冲数，来告诉上位机，伺服电机的位置和速度。

比如，我们约定伺服电机10000个脉冲旋转一圈，那么，当上位机发送10000个脉冲，伺服电机旋转一圈，实现位置控制。如果上位机在一分钟内发完这10000个脉冲，那么伺服电机的速度就是1r/min,如果实在一秒钟内发完，那么伺服电机的速度就是1r/s，也就是60r/min。

低端PLC，数控系统，以及各种单片机系统一般都是采用这种模式，简单易行，成本低廉。很显然，当伺服轴数增加，这种控制方式的缺点就会显现出来，上位机硬件成本会增加，配线会很复杂，而且现场EMC不好的话，脉冲极易丢失。所以，这种模式一般是在四轴一下，所以，大部分PLC的脉冲控制轴数都在两轴或是三轴，极少部分PLC可以实现四轴。

2. 通讯方式

通讯方式就是专门为解决脉冲方式的不足而产生的，已经成为一种发展趋势，他把脉冲数和脉冲频率通过通讯的方式，发送给伺服驱动器，这种方式不但可以传递伺服电机的位置信息，还能传递各种状态信息，比如伺服电机的电流，扭矩以及伺服驱动器的故障代码等等，很显然，当轴数多的时候，这种方式的优势不言而喻。

由于运动控制的特殊性，所以不同的厂家都推出自己的运动控制总线，既有开放的，也有封闭的，比如CANopen，以及在此基础上开发的CANmotion和CANlink，MECHATROLINK-II，CCLink等等。随着工业以太网技术的发展，基于以太网的运动控制总线也应运而生，比如安川MECHATROLINK-III，EtherCAT,ProfinetNet等等。还有基于光纤的SERCOS，SSCNETⅢ/H等等。 虽然 通讯的形式繁多，但他们解决的一般都是实时性问题，因为对于运动控制来说，实时性是非常重要的。从应用开发的角度来说，脉冲和通讯是没有区别的，只是信号传递的形式发生了变化。

审核编辑：郭婷