伺服系統與S7-1200的集成：從基礎連接到性能調優

伺服系統是實現高精度、高響應運動控制的終極解決方案。與步進系統的開環控制不同，伺服系統是一個基于實時反饋的閉環控制系統。一套完整的伺服系統通常包括伺服驅動器、伺服電機和位置檢測裝置（如編碼器）。與S7-1200 PLC集成時，其連接方式與性能潛力遠超步進系統。

集成連接主要有兩種模式：一種是脈沖序列（PTO）與方向信號控制。S7-1200的輸出點發送脈沖和方向信號給伺服驅動器的脈沖接口。這種模式兼容性好，但性能受限于PLC的脈沖輸出頻率，且抗干擾能力較弱。另一種是先進的網絡總線控制，如PROFINET。S7-1200通過網口與支持PROFINET的伺服驅動器通信，采用標準化報文（如111報文）交換控制字、狀態字、設定值與實際值。總線方式傳輸速率高、抗干擾強、接線簡潔，并能輕松實現多軸同步與復雜交互，是現代運動控制的選。

性能調優是伺服系統應用的核心環節，主要在驅動器側完成。伺服驅動器內部通常存在三個閉環：

1. 電流環（轉矩環）：內環，控制電機繞組的電流，直接影響轉矩響應。調節重點是電流環增益，其響應速度快。

2. 速度環：中間環，根據速度指令與編碼器反饋的速度實際值進行調節。調整速度環比例增益和積分時間，可優化速度跟蹤的快速性與穩定性。

3. 位置環：外環，在位置控制模式下工作。S7-1200通過總線或脈沖給出位置指令，驅動器進行位置環調節。位置環增益影響定位的剛性和跟隨誤差。

在S7-1200側，則需合理設置運動控制工藝對象的動態參數，如目標速度、加速度、加加速度（Jerk）等。這些參數與伺服驅動器的環參數相匹配，共同決定了系統終的定位速度、平滑度以及是否存在超調或振蕩。精細的調試需要在機械負載實際連接的情況下，通過觀察響應曲線，反復優化，直至達到佳動態性能。