过去，电气技术应用工程师们在许多应用场合中都提出了这样的问题：“我真的需要伺服电机吗?或者有可能使用步进电机?”也经常放弃伺服电机的许多优点，之所以如此是因为使用伺服电机的代价越来越高。而高代价的原因非常简单：在使用伺服电机时通常都要在电子技术设备中有很大的投入;准确的定位只有利用反馈系统才有可能实现。这两点对伺服电机的价格有着重要的影响。基于这样的观点，许多电气技术应用工程师们认为：步进电机是最佳的替代解决方案。这种步进电机可利用其内部的计数器准确定位，同时也省略了信息反馈系统。

步进电机的另一个优点是启动控制非常简单。伺服电机的启动控制需要大量、非常费事的启动控制装置，远比步进电机复杂得多;而且通常还要有更多的电缆布线，更加麻烦的参数赋值。另外，今天常规配置的伺服放大器也要占用很大的空间和场地，都必须在电气柜中单独控制、单独安装，用单独的总线系统与控制系统连接起来。

这些都带来了很高的空间占用、布线工作量和相应的费用。应用工程师们问道：“在步进电动机完全能够胜任工作的情况下，为什么还要伺服电机呢?”这一问题可以通过下面准确的观察给出合理的解答。

图1  功率范围至130 W的AM 3100型同步伺服电机与伺服端子模块EL7201相结合，提供了一种非常紧凑、高动态性能的驱动解决方案

利用伺服电机的能力

利用步进电机内部的计数器进行定位控制是有限的，因为在步进电机一个步进单位中的实际步进量会因负载的变化而变化。步进电机的另一个缺点是其转速提高时输出扭矩的降低，这也会对定位精度有附带的影响。在转速较低、负载较大时可以造成步进电动机丢步：内部的计数器“数错数”;而利用单独的反馈系统可以避免这种丢步。但使用了单独的反馈系统就失去了步进电机经济性优于伺服电机的优势。而且，伺服电机在实际应用中能够带来许多高效、高性能的优点：

● 伺服电机能够满足最高精度的定位要求;

● 伺服电机有很高的效率;

● 伺服电机有很高的超载运行性能，拥有比步进电机更高的动态性能;

● 强大的输出扭矩，而且在高速时也与负载无关;

● 伺服电机把维护保养的工作量降低到了最低。

用户利用Beckhoff公司研发生产的EL7201伺服端子模块，就可以获得上述所有的好处和优点。在控制系统中集成且结构紧凑的接线端子还提供了其他更多的优势，其中之一就是省略了与控制系统通讯的辅助接口;其二就是明显减少空间及场地的占用。

更加经济实惠

利用EtherCAT伺服端子模块，用户可以在不放弃伺服驱动技术任何一个优点的前提下设计出更加紧凑、更加经济的机床设备。例如，功率范围至130 W的AM 3100型同步伺服电机与伺服端子模块EL7201相结合，提供了一种非常紧凑、高动态性能的驱动解决方案(图1)。

这种EL7201是一种直接与小功率伺服电动机连接的高性能伺服放大器。它省略了与控制系统连接所需的模块和电缆，这也就能够形成一个非常紧凑的控制解决方案。通过EL7201的总线连接，也为用户提供了使用EtherCAT所有性能的优点，其中就包括最短的循环时间，很低的信号抖动，实时性和简单的故障诊断等优点。在EtherCAT这些特性的帮助下，伺服电机所能达到的动态性能都会充分发挥出来。其额定电压最大值为50V DC，额定电流最大4 A，使得用户能够利用驱动功率最大为200 W的伺服电机。作为可拖动的负载，它可驱动额定电流至4 A精确调节的同步电机。大量的监控，如电压过高或者过低的监控、电流过大的监控，端子模块的温度监控或者电机负载的监控等，都提供了最高的工作可靠性。现代化的功率半导体元器件保障了最低的功率损失，并有可能在制动时向中间电网回收能源。

Beckhoff公司的12 mm宽标准型EtherCAT端子模块与伺服放大器的集成，把伺服驱动技术领域规格提高到了新的水平(图2)。借助于最新的半导体技术，实现了体积最小、功率最高的目标。尽管体积小，但任何性能要素都没有放弃且没有降低。集成的、快速的、带有场效应主导的电流和PI转速调节的控制调节技术，对高动态定位任务给予了很好的支持。

图2 Beckhoff公司I/O系统生产经理Javier Manchado先生说道：“Beckhoff公司的12 mm宽标准型EtherCAT端子模块与伺服放大器的集成，把伺服驱动技术领域规格提高到了新的水平。”

EL7201的另一个最大优势是简单的与控制解决方案连接。在控制系统中完全集成方便了调试工作和参数赋值。与其他Beckhoff公司的接线端子产品一样，EL7201可以简单方便地安装到接线盒中。随后整个接线连接系统能够用TwinCAT系统管理器扫描，或者由电气工程师手工添加到系统中。

在系统管理器中，EL7201可以与TwinCAT NC相互耦合，进行参数赋值(图3、图4)。其操作控制可以与伺服放大器AX 5000相媲美。基本上，所有的参数都可以利用TwinCAT系统管理器中的驱动管理器进行设置。

更加细化的解决方案和实例

伺服端子模块是对Beckhoff公司紧凑型驱动技术I/O系统的有利补充，可用于步进电机、AC和DC电动机的驱动控制。利用EL7201使得伺服放大器的产品系列更加细化：从最小的伺服放大器直到功率200 W的伺服放大器，EtherCAT端子模块，直至118 kW的AX 5000伺服放大器，Beckhoff公司提供了成套的产品，包括配套的伺服电机。

图3  在驱动管理器中对伺服端子模块进行参数赋值

图4  与TwinCAT NC的链接

许多应用领域都对EL7201伺服端子模块和伺服电机的这些优点表示出极大的兴趣。例如，其突出的动态性能使得它非常适用于在工业机器人中使用。利用EL7201端子模块，可以设计出结构紧凑，功率、性能非常强大的微型机器人，例如拣取机器人、焊接机器人和许多其他的特殊应用。而且在其他应用中，例如金切加工机床、包装机床设备领域中，伺服电机是非常合适的动力驱动设备。伺服驱动提供的很高的定位精度能够实现独一无二的坐标轴运动和同步的多轴运动。伺服驱动技术结合EL7201端子模块的应用，能够实现很高的动态性能，精确的运动控制和紧凑的结构设计。