工业伺服驱动器的保护设计方案

 伺服驱动技术作为数控机床、工业机器人及工业自动化的关键技术之一，在国内外普遍受到关注。随着微处理器技术、电力电子技术、网络技术、控制技术的发展为伺服驱动技术的进一步发展奠定了良好的基础。如果说20世纪90年代则是伺服驱动系统实现全数字化、智能化、网络化的10年。那么随着德国提出的工业4.0概念，工业4.0时代时代的工业自动化，将在原有自动化技术和架构下，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，让设备从传感器到因特网的通讯能够无缝对接，从而建立一个高度灵活的、个性化和数字化生产模式。在这种模式下，生产自动化技术可通过自我诊断、自我修正和各种功能软件让设备更加智能，以更好地辅助工人完成生产。

伺服驱动器(servo drives)作为工业自动化的重要一环，又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，进而可以控制机器人，从而实现工业自动化。

伺服驱动器控制电机运转必须要有电源动力线和电机编码器线。具体就是要有DC24V电源线，位置控制信号线，速度控制信号线，扭矩控制信号线，以及其他输入输出控制线。伺服驱动器的DC24V提供电源，由于电源在后端负载出现过流以及短路时，都需要保护，TE公司的PolySwitch可以实现可恢复的过流保护，当故障消除时，只要断电PolySwitch就可以实现复位，避免了像一次性fuse那样一旦过流断开就需要维修的困境。对于伺服驱动器各类输出信号线，由于工业现场接线环境较恶劣，接线工作量较大，难免会有接线错误，往往会将有功率限制的I/O端口，误接短路，造成端口过流烧毁，因此，伺服驱动器的每个输出端口都很有必要设计过流保护措施，放置自恢复保险丝PolySwitch在每个输出端口处，以避免误接短路事故的发生。这样，如果调试人员在现场不小心将输出端口错接或短路，自恢复保险丝PolySwitch将会立刻启动保护，限制了输出端口的工作电流，保护了伺服驱动器的I/O板。当故障排除，自恢复保险丝PPTC又很快自动恢复到低阻值状态，伺服驱动器又可以正常工作。

伺服控制器通过自动化接口可以很方便地进行操作模块和现场总线模块的转换，同时使用不同的现场总线模块实现不同的控制模式，这些总线是RS232和RS485。RS232和RS485总线也需要保护，对于需要出户的总线，需要设计防雷保护，对于不同的防雷保护等级，TE电路保护部有一整套完整的方案。对于相对高等级的雷击，可以用两极保护的方案，PPTC可以实现耦合和过流保护的功能。对于不需出户的RS232和RS485总线，则PPTC可以实现有效地过流保护功能。