德国进口Stoerk全系列ST48-WHDVM.04FP

德国进口Stoerk全系列ST48-WHDVM.04FP

GPS时钟系统是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时的高科技产品，GPS时钟产品它从GPS卫星上获取标准的时间信号，将这些信息通过各种接口类型来传输给自动化系统中需要时间信息的设备（计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置、远动RTU），这样就可以达到整个系统的时间同步。
　　
　　北京中新创研发的GPS时钟系统可以应用于军事指挥系统、调度系统；金融行业的时间戳服务器；电信网管系统、计费系统、分布式数据库服务器；铁路调度系统等等都需要局域网时间同步，并强烈要求有个标准的网络时间源为整个系统服务。
　　
　　前言
　　
　　随着计算机和网络通信技术的飞速发展，火电厂热工自动化系统数字化、网络化的时代已经到来。这一方面为各控制和信息系统之间的数据交换、分析和应用提供了更好的平台、另一方面对各种实时和历史数据时间标签的准确性也提出了更高的要求。
　　
　　使用价格并不昂贵的GPS时钟来统一全厂各种系统的时钟，已是目前火电厂设计中采用的标准做法。电厂内的机组分散控制系统(DCS)、辅助系统可编程控制器(PLC)、厂级监控信息系统(SIS)、电厂管理信息系统(MIS)等的主时钟通过合适的GPS时钟信号接口，得到标准的TOD(年月日时分秒)时间，然后按各自的时钟同步机制，将系统内的从时钟偏差限定在足够小的范围内，从而达到全厂的时钟同步。
　　
　　一、GPS时钟及输出
　　
　　1.GPS时钟
　　
　　定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)由一组美国国防部在1978年开始陆续发射的卫星所组成，共有24颗卫星运行在6个地心轨道平面内，根据时间和地点，地球上可见的卫星数量一直在4颗至11颗之间变化。
　　
　　GPS时钟是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。为获得准确的GPS时间，GPS时钟必须先接受到至少4颗GPS卫星的信号，计算出自己所在的三维位置。在已经得出具体位置后，GPS时钟只要接受到1颗GPS卫星信号就能保证时钟的走时准确性。
　　
　　作为火电厂的标准时钟，我们对GPS时钟的基本要求是：至少能同时跟踪16颗卫星，有尽可能短的冷、热启动时间，配有后备电池，有高精度、可灵活配置的时钟输出信号。
　　
　　1.GPS时钟信号输出
　　
　　目前，电厂用到的GPS时钟输出信号主要有以下三种类型：
　　
　　1.2.11PPS/1PPM输出
　　
　　此格式时间信号每秒或每分时输出一个脉冲。显然，时钟脉冲输出不含具体时间信息。
　　
　　1.2.2IRIG-B输出
　　
　　IRIG(美国theInter-RangeInstrumentationGroup)共有A、B、D、E、G、H几种编码标准(IRIGStandard200-98)。其中在时钟同步应用中使用多的是IRIG-B编码，有bc电平偏移(DC码)、1kHz正弦载波调幅(AC码)等格式。IRIG-B信号每秒输出一帧(1fps)，每帧长为一秒。一帧共有100个码元(100pps)，每个码元宽10ms，由不同正脉冲宽度的码元来代表二进制0、1和位置标志位(P)，见图1.2.2-1。
　　
　  其中的秒、分、时、天(自当年1月1日起天数)用BCD码表示，控制功能码(ControlFunctions，CF)和标准二进制当天秒数码(StraightBinarySecondsTimeofDay，SBS)则以一串二进制“0”填充(CF和SBS可选用，本例未采用)。
　　
　　1.2.3RS-232/RS-422/RS-485输出
　　
　　GPS时钟输出通过EIA标准串行接口发送一串以ASCII码表示的日期和时间报文，每秒输出一次。时间报文中可插入奇偶校验、时钟状态、诊断信息等。：
　　
　　1.3电力自动化系统GPS时钟的应用
　　
　　 电力自动化系统内有众多需与GPS时钟同步的系统或装置，如DCS、PLC、NCS、SIS、MIS、RTU、故障录波器、微机保护装置等。在确定GPS时钟时应注意以下几点：
　　
　　(1)这些系统分属热控、电气、系统专业，如决定由DCS厂商提供的GPS时钟实现时间同步(目前通常做法)，则在DCS合同谈判前，就应进行专业间的配合，确定时钟信号接口的要求。(GPS时钟一般可配置不同数量、型式的输出模块，如事先无法确定有关要求，则相应合同条款应留有可调整的余地。)
　　
　　(2)各系统是否共用一套GPS时钟装置，应根据系统时钟接口配合的难易程度、系统所在地理位置等综合考虑。各专业如对GPS时钟信号接口型式或精度要求相差较大时，可各自配置GPS时钟，这样一可减少专业间的相互牵制，二可使各系统时钟同步方案更易实现。另外，当系统之间相距较远(例如化水处理车间、脱硫车间远离集控楼)时，为减少时钟信号长距离传送时所受的电磁干扰，也可就地单设GPS时钟。分设GPS时钟也有利于减小时钟故障所造成的影响。
　　
　　(3)IRIG-B码可靠性高、接口规范，如时钟同步接口可选时，可优先采用。但要注意的是，IRIG-B只是B类编码的总称，具体按编码是否调制、有无CF和SBS等又分成多种(如IRIG-B000等)，故时钟接收侧应配置相应的解码卡，否则无法达到准确的时钟同步。
　　
　　(4)1PPS/1PPM脉冲并不传送TOD信息，但其同步精度较高，故常用于SOE模件的时钟同步。RS-232时间输出虽然使用得较多，但因无标准格式，设计中应特别注意确认时钟信号授、受双方时钟报文格式能否达成*。
　　
　　(5)火电厂内的控制和信息系统虽已互连，但因各系统的时钟同步协议可能不尽相同，故仍需分别接入GPS时钟信号。即使是通过网桥相连的机组DCS和公用DCS，如果时钟同步信号在网络中有较大的时延，也应考虑分别各自与GPS时钟同步。

21世纪以来，随着工业4.0、中国智造2025的兴起，工业控制上经常会提出这么一个疑问：“伺服和变频两者之间，究竟有什么不同？” 那么接下来，小编将从以下几个方面来进行比较。如有讲解不到位的，还请各位看官多多包涵。

从定义看：

首先，从定义上来说，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换成另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素等功能。

变频器可驱动变频电机、普通交流电机，主要是充当调节电机转速的角色。

伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。

伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。基本的伺服系统包括伺服执行元件（电机、液压缸）、反馈元件和伺服驱动器。若想让伺服系统运转顺利还需要一个上位机构，PLC、以及专门的运动控制卡，工控机+PCI卡，以便给伺服驱动器发送指令。

总的来说，其两者在定义上的区别主要概括为一句话：变频器是以速度控制为目的，而伺服则是以位置控制为目的。

从电机看：

同步型交流伺服电动机虽较感应电动机复杂，但比直流电动机简单。它的定子与感应电动机一样，都在定子上装有对称三相绕组。而转子却不同，按不同的转子结构又分电磁式及非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式多种。其中磁滞式和反应式同步电动机存在效率低、功率因数较差、制造容量不大等缺点。数控机床中多用永磁式同步电动机。与电磁式相比，永磁式优点是结构简单、运行可靠、效率较高；缺点是体积大、启动特性欠佳。

但永磁式同步电动机采用高剩磁感应，高矫顽力的稀土类磁铁后，可比直流电动外形尺寸约小1/2，质量减轻60﹪，转子惯量减到直流电动机的1/5。

它与异步电动机相比，由于采用了永磁铁励磁，消除了励磁损耗及有关的杂散损耗，所以效率高。又因为没有电磁式同步电动机所需的集电环和电刷等，其机械可靠性与感应（异步）电动机相同，而功率因数却大大高于异步电动机，从而使永磁同步电动机的体积比异步电动机小些。这是因为在低速时，感应（异步）电动机由于功率因数低，输出同样的有功功率时，它的视在功率却要大得多，而电动机主要尺寸是据视在功率而定的。

为了在电机内形成一个圆形旋转磁场，要求激磁电压Uf和控制电压UK之间应有90度的相位差，常用的方法有：

1）利用三相电源的相电压和线电压构成90度的移相

2）利用三相电源的任意线电压

3）采用移相网络

4）在激磁相中串联电容器

而三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率。

从技术指标看：

而关于技术指标方面进行的比较，小编主要从以下六点进行阐述：

1、过载能力不同

伺服驱动器一般具有3倍过载能力(现在也有少许伺服厂家可以做到3.5倍)，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，而变频器一般允许1.5倍过载。

2、控制精度

伺服系统的控制精度远远高于变频，通常伺服电机的控制精度是由电机轴后端的编码器保证。市面上常用的编码器为增量式光电编码器与值式光电编码器。

3、应用场合不同

变频与伺服是两个范畴的控制。前者属于传动控制领域，后者属于运动控制领域。一个是满足一般工业应用要求，对性能指标要求不高的应用场合，追求的是低成本。另一个则是追求高精度、高性能、高响应。

4、加减速性能不同。

在空载情况下伺服电机从静止状态加工到2000r/min，用时不会超20ms。电机的加速时间跟电机轴的惯量以及负载有关系。通常惯量越大加速时间越长。

5、动态特性

在自动化应用中，由于伺服系统常常需要应对较高的控制精度，以更快的速度对更加细微的误差作出响应，因此,其响应调节的时间周期也就必须更短，通常都得是毫秒甚至微秒级的。很多伺服产品的速度频响带宽都能够达到 kHz 级别。而反观一般的变频驱动产品，这个频响带宽往往也就在几百Hz。

6、功率范围

由于伺服所面对的往往是那些要求高精度、高动态响应的应用环境，因此总体负载也会相对较轻，其总体输出功率的范围一般也就在几十千瓦以内，比起以动力传动见长的变频驱动系统来说会小很多；而那些负载较重的运控应用，通常都并不会有过高的响应特性需求，一般来说异步变频也是可以满足要求的。

从市场情况看

通过上述的讲解，想必大家对变频器与伺服在技术层面的区别有了一定的了解，接下里，小编打算从市场的角度来跟大家探讨一下两者的区别。

尽管我国的伺服技术起步较晚，由伺服电机、反馈装置与控制器组成的伺服系统才走过50个年头而已。但不可否认的是，中国制造业开始逐渐意识到伺服系统在提高产品竞争力方面发挥的作用越来越大。伺服系统强劲的市场需求开始渐露头角。相信不久之后，伺服系统新一轮的增长史必将续写另一个“中国变频器”的发展史。。为什么这么说呢？主要分析原因如下：

首先，随着中国经济整体形式的向好发展，很多伺服重点应用行业如机床、电子设备、医疗器械、混合动力汽车、新能源等行业因经济政治原因，恢复程度大大超过人们的预期水平。此等行业的发展直接导致伺服市场的需求旺盛，使得众多国产伺服品牌纷纷崛起。而随着工业化进程的加快，产业升级与进口替代也推动了伺服产品的大量使用，节能、增产效果日趋明显。值得一提的是，伺服应用技术在风力发电行业的初步成熟，暗示了节能减碳带给伺服的商机绝不亚于节能减排给高压变频器带来的机遇。

其次，在领域，用户在使用过程中较为看重的极大因素如稳定性、响应性、精度，都是伺服系统所具备的优势所在。在技术要求越来越高的今天，谁拥有的性能，谁就能获得用户青睐，价格已不再是阻碍伺服发展的决定因素。市场无疑被伺服占据着高地。而变频器只是在一些较为低端的简单领域发挥着作用。

据不*统计，目前国内推出伺服产品的厂商差不多有几十家。一直以来，伺服领域的准入门槛比低压变频器领域高，许多厂商还是基于变频器技术基础上发展而来，像国内厂商汇川、英威腾、伟创等企业，已经将变频技术延续到伺服控制技术，并纯熟运用。在七大战略性新兴产业中，机械工业占了两个即装备制造业和新能源汽车，且其他五个战略性新兴产业也都需要机械工业的支撑。由此看来，制造业的发展也将给伺服发展带来新契机。

从伺服和变频器的市场竞争看

既然上面谈到了市场情况的区别，那两者在市场上也肯定是存在一定的竞争的，从某些方面来讲，由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也不大相同，主要的竞争集中在以下两点：

技术含量竞争。在相同的领域中，若采购方对机械的技术要求较高并较为复杂，则会选择伺服系统。反之则会选择变频器产品。

价格竞争。大多数采购方会顾虑成本，常常把技术忽略而价格较低的变频器。*，伺服系统的价格差不多是变频器产品的几倍。

上述伺服和变频的技术比较，是从产品的角度，来看待它们二者之间的差别，总结成简短的一段话：

变频器的功率较大，而伺服驱动功率较小；

变频器一般用功率KW 表示，伺服驱动器一般强调转速和力矩；

变频器是以速度控制为目的，而伺服是以位置控制为目的，使用的场景不同；

总而言之，在工业应用上来说，速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器，在有严格位置控制要求的场合中智能用交流伺服驱动器来实现，还有就是伺服的响应速度远远大于变频，有些对速度的精度和响应要求高的场合也有用交流伺服驱动器控制，也就是说，能用变频控制的运动的场合几乎都能用交流伺服驱动器取代。

交流伺服驱动器作为现代工业自动化与运动控制的支撑性技术之一，由于其高速控制精准、调速范围广、动态特性和效率高，广泛应用于机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、橡塑设备、电子半导体、风电/太阳能等新能源以及机器人、自动化生产线等领域。

德国进口Stoerk全系列ST48-WHDVM.04FP