作為一名PLC工程師，面對工廠車間里的各種伺服電機，是否感覺有點摸不著頭腦？別急！要想真正駕馭伺服電機，先搞清楚它的控制方式才是關鍵。
今天我們就來聊聊伺服電機的三種常見控制方式——轉矩控制、速度控制和位置控制。學會了這些，不僅讓你在PLC編程中游刃有余，還能避免“用錯模式，事倍功半”的尷尬局面！
轉矩控制，說白了，就是控制電機輸出的力有多大。通過外部模擬量輸入（比如通過PLC給定電壓信號），可以設定電機軸的轉矩大小。例如，假設10V對應5Nm的轉矩，外部給個5V電壓時，電機就輸出2.5Nm的力。如果負載正好等于2.5Nm，電機不動；低于這個數，電機會正轉；大于它，電機會反轉。這種控制方式主要用于對力有嚴格要求的場景，比如繞線裝置和光纖拉絲設備。這些設備的繞線半徑會變化，轉矩必須實時調整，才能保證線材的受力不變。
不過，這種模式的運算量最小，響應速度最快。如果你是那種對電機實時反應要求極高的“完美主義者”，那么轉矩控制絕對是你的菜。
相比轉矩控制，位置控制要復雜得多，它是通過外部脈沖信號來確定電機的速度和位置。脈沖的頻率決定了轉動速度，而脈沖的數量決定了轉動的角度。簡單說，電機轉多少，動多快，全靠脈沖數和頻率。位置控制常用于對精度要求非常高的設備，比如數控機床和印刷機械。
有些伺服驅動器還能通過通訊直接對速度和位置賦值，這樣可以進一步提升控制精度。如果你追求的是精確的定位和運動控制，那么位置控制肯定是你的首選。
但話說回來，位置控制的運算量是三種控制方式中最大的，也就是說它的動態(tài)響應速度最慢。所以，如果你急著讓電機“閃電般”動作，可能要三思了。
速度控制則是兩者之間的“中庸之道”。通過模擬量輸入或者脈沖頻率，你可以控制電機的速度。要注意，速度控制通常需要上位控制器（比如PLC）的PID控制來實現閉環(huán)控制，這樣才能對速度進行精準調整。更妙的是，速度控制還可以通過檢測負載位置來實現定位，減少了中間傳動過程中的誤差，從而提高系統(tǒng)的定位精度。
如果你的控制器運算速度夠快，速度控制的效果會更佳，你甚至可以把位置環(huán)的控制任務從伺服驅動器“卸”給控制器來完成，降低驅動器的負擔。總的來說，速度控制是個比較靈活的選擇，適用于那些對位置和速度都有較高要求的場景。
提到伺服電機，就不得不說它的三環(huán)控制：電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。所謂三環(huán)，就是三層閉環(huán)控制系統(tǒng)，逐層遞進，最終達到精確控制。
電流環(huán)：最內層的環(huán)，用于控制電機的輸出轉矩。它的運算量最小，動態(tài)響應最快。
速度環(huán)：通過電機編碼器的反饋信號進行PID調節(jié)，速度環(huán)控制時同時包含了電流環(huán)。
位置環(huán)：最外層的環(huán)，包含了前兩層環(huán)的運算，負責對電機位置進行控制。它的運算量最大，因此動態(tài)響應最慢。
如果你是一個追求極致控制的工程師，理解這三環(huán)如何協(xié)同工作，將有助于你在復雜的工業(yè)自動化中如魚得水。
伺服電機的三種控制方式各有優(yōu)劣，如何選擇取決于你的應用需求。如果你關心的是實時的力矩輸出，那么轉矩控制是你的不二選擇；如果你對位置精度要求很高，位置控制會是你的最佳拍檔；而如果你希望在速度和位置之間找到平衡點，速度控制將為你提供更靈活的解決方案。
不論你是哪種PLC工程師，掌握這些控制方式后，你將不再局限于簡單的開關控制，而是能夠在更復雜的工業(yè)控制場景中游刃有余。
