施耐德Lexium 18ME系列伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——高性能運(yùn)動(dòng)控制的理想之選

引言：重新定義性價(jià)比與性能的平衡

在全球制造業(yè)加速向智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能直接決定了生產(chǎn)線的效率邊界與品質(zhì)的天花板。作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域行家的施耐德電氣推出了Lexium 18ME交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——一款特別為追求生產(chǎn)力極大化、效率優(yōu)化及運(yùn)維成本合理化的伺服解決方案。Lexium 18ME系列伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集伺服控制算法、工業(yè)以太網(wǎng)通訊技術(shù)與精益化設(shè)計(jì)理念于一身，通過(guò)與BEH18系列伺服電機(jī)的完美協(xié)同，為包裝、印刷、電子裝配、機(jī)器人、機(jī)床、紡織、物料搬運(yùn)等數(shù)十個(gè)行業(yè)提供了高效便捷、精確可靠的運(yùn)動(dòng)控制新選擇。這不只是一套驅(qū)動(dòng)裝置，更是助推企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、邁向工業(yè)4.0的智能動(dòng)力引擎。

一、關(guān)鍵產(chǎn)品特色：四大維度詮釋出色價(jià)值

1. 絕倫性能：讓每一次動(dòng)作都準(zhǔn)確到位

Lexium 18ME系列在性能指標(biāo)上樹立了同級(jí)別產(chǎn)品的新典范，真正實(shí)現(xiàn)了"快、準(zhǔn)、穩(wěn)、智"的有機(jī)統(tǒng)一：

1-1 超高響應(yīng)速度： 系統(tǒng)具備3.2kHz的速度環(huán)帶寬，這意味著驅(qū)動(dòng)器能夠以每秒3200次的頻率對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與修正。在電子元件高速貼裝、精密包裝定位、機(jī)器人快速抓取等應(yīng)用場(chǎng)景中，這種快速響應(yīng)能力可將定位時(shí)間縮短至1-10毫秒級(jí)，可以很明顯的提升設(shè)備產(chǎn)能。

1-2 準(zhǔn)確定位精細(xì)度： 系統(tǒng)完整支持17位與23位多圈編碼器，配合施耐德特殊的振動(dòng)抑制算法與模型追蹤控制技術(shù)，即使在高速啟停或變負(fù)載工況下，依然能保持±1%的轉(zhuǎn)矩控制精細(xì)度與微米級(jí)的定位準(zhǔn)確，可以很好的滿足半導(dǎo)體制造、精密測(cè)量?jī)x器等對(duì)精細(xì)度要求極為嚴(yán)苛的應(yīng)用需求。

1-3 強(qiáng)大的同步能力： 在EtherCAT總線架構(gòu)下，系統(tǒng)支持125μs的超短同步周期，可實(shí)現(xiàn)300個(gè)節(jié)點(diǎn)、120米傳輸距離下只有15ns的同步誤差與±20ns的同步抖動(dòng)。這一性能指標(biāo)在多軸聯(lián)動(dòng)的龍門加工中心、印刷套色系統(tǒng)、機(jī)器人協(xié)同作業(yè)等場(chǎng)景中，確保了各軸運(yùn)動(dòng)的無(wú)縫協(xié)同，杜絕了因同步偏差導(dǎo)致的軌跡失真與產(chǎn)品不良。

1-4 寬泛速度范圍： Lexium 18ME系列提供1:6000的寬調(diào)速范圍，在極低的轉(zhuǎn)速下可在額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載下穩(wěn)定不抖動(dòng)，輕松應(yīng)對(duì)從低速精密對(duì)位到高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的全工況需求。

2. 精巧設(shè)計(jì)：空間創(chuàng)新與便捷體驗(yàn)的理想結(jié)合

Lexium 18ME系列在工業(yè)設(shè)計(jì)與用戶體驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了突破性的創(chuàng)新：

2-1創(chuàng)新的緊湊型結(jié)構(gòu)： 驅(qū)動(dòng)器采用垂直立式結(jié)構(gòu)，提供A-E五種尺寸規(guī)格，體積較上一代產(chǎn)品縮減30%以上。

2-2全集成通訊接口： 內(nèi)置雙口EtherCAT網(wǎng)口（IN/OUT），無(wú)需外接交換機(jī)即可實(shí)現(xiàn)線型、環(huán)型、樹型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，大幅簡(jiǎn)化布線復(fù)雜度。同時(shí)配備USB Type-C調(diào)試接口與串口，支持參數(shù)一鍵復(fù)制、固件在線升級(jí)，使設(shè)備調(diào)試時(shí)間縮短60%以上。

2-3智能顯示與操作： 驅(qū)動(dòng)器面板集成5位LED數(shù)碼管與5個(gè)功能按鍵，特殊的"狀態(tài)-參數(shù)-監(jiān)控-故障"四級(jí)菜單系統(tǒng)，且配置長(zhǎng)按快速切換、點(diǎn)動(dòng)試運(yùn)行等人性化設(shè)計(jì)，充分讓現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員無(wú)需電腦即可完成90%以上的參數(shù)設(shè)置與故障診斷工作。

2-4模塊化選配功能： 提供帶數(shù)字I/O的基礎(chǔ)型（N型）與集成STO安全扭矩停止功能的增強(qiáng)型（S型）兩種版本，用戶可根據(jù)安全等級(jí)需求靈活選擇，避免不必要的成本投入。

3. 智能功能：以算法賦能制造全流程

Lexium 18ME系列內(nèi)置豐富的功能，可以將傳統(tǒng)伺服升級(jí)為具備自主有優(yōu)化能力的智能執(zhí)行單元：

3-1全閉環(huán)控制與雙編碼器支持： 系統(tǒng)支持外部第二編碼器輸入，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，有效消除機(jī)械傳動(dòng)間隙與背隙的誤差。

3-2 自帶可以適應(yīng)振動(dòng)抑制功能： 內(nèi)置5組陷波濾波器，可實(shí)時(shí)檢測(cè)并抑制50-8000Hz范圍內(nèi)的機(jī)械共振。通過(guò)自動(dòng)頻譜分析，系統(tǒng)能識(shí)別負(fù)載端的固有振動(dòng)頻率并自動(dòng)配置濾波參數(shù)，將傳統(tǒng)需要數(shù)小時(shí)的手動(dòng)調(diào)試縮短至幾分鐘，同時(shí)避免機(jī)械共振導(dǎo)致的定位超差與設(shè)備的壽命衰減。

3-3 摩擦補(bǔ)償與擾動(dòng)觀測(cè)： 特殊的摩擦補(bǔ)償算法可分別對(duì)靜摩擦、庫(kù)倫摩擦與粘滯摩擦進(jìn)行雙向單一補(bǔ)償，消除機(jī)械換向時(shí)的"爬行"現(xiàn)象。

3-4 智能抱閘控制： 內(nèi)置抱閘邏輯時(shí)序管理，可根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)切換"靜止抱閘"與"旋轉(zhuǎn)抱閘"模式。在垂直軸應(yīng)用中，通過(guò)精確的時(shí)序控制，完全可以杜絕負(fù)載下溜的風(fēng)險(xiǎn)，確保設(shè)備與人身安全。

3-5 位置比較與探針鎖存： FPGA級(jí)硬件位置比較功能，可在1μs內(nèi)響應(yīng)預(yù)設(shè)位置點(diǎn)并輸出DO信號(hào)，適用于飛剪、飛鋸、高速噴碼等的"飛控"場(chǎng)景。

4. 安全可靠：從設(shè)計(jì)源頭確保無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的運(yùn)行

4-1  STO安全扭矩停止： 選配的安全版本（S型）集成符合IEC 61800-5-2標(biāo)準(zhǔn)的STO功能，雙通道冗余設(shè)計(jì)，響應(yīng)時(shí)間的約為<30ms。

4-2 完整的故障診斷： 系統(tǒng)內(nèi)置超過(guò)80項(xiàng)故障檢測(cè)機(jī)制，分級(jí)分類處理。從產(chǎn)品的匹配故障、編碼器異常到總線通訊錯(cuò)誤、過(guò)載保護(hù)，每一類故障都提供明確的故障碼、總線映射碼與處理建議，支持10條歷史故障記錄追蹤，大幅提升設(shè)備的可維護(hù)性。

4-3 智能預(yù)警機(jī)制： 提供15項(xiàng)預(yù)警提示，如編碼器電池電壓低、制動(dòng)電阻過(guò)載、驅(qū)動(dòng)器高溫預(yù)警等，讓用戶在故障發(fā)生前即可采取預(yù)防措施。

4-4 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)： 作為頭款內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)安全策略的伺服產(chǎn)品，Lexium 18ME支持調(diào)試軟件權(quán)限分級(jí)、固件完整性校驗(yàn)、調(diào)試端口禁用等多重防護(hù)，可以有效的抵御勒索軟件與惡意參數(shù)篡改，滿足IEC 62443工控安全標(biāo)準(zhǔn)。

二、典型應(yīng)用場(chǎng)景：賦能千行百業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

1. 3C電子制造：速度與精度的理想追求

在智能手機(jī)組裝線中Lexium 18ME驅(qū)動(dòng)SCARA機(jī)器人完成PCB板插件、屏幕貼合、攝像頭模組安裝等工序。借助125μs同步周期與15ns同步誤差，多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)時(shí)軌跡重復(fù)精度達(dá)±0.02mm，每小時(shí)產(chǎn)能（UPH）提升30%以上。

2. 鋰電池生產(chǎn)：高節(jié)拍下的品質(zhì)保障

鋰電池卷繞機(jī)要求張力波動(dòng)<3%、對(duì)齊精細(xì)度±0.1mm。Lexium 18ME的擾動(dòng)觀測(cè)器實(shí)時(shí)補(bǔ)償卷針半徑變化帶來(lái)的負(fù)載擾動(dòng)，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間<2ms；模型跟蹤控制使位置跟隨誤差<5μm；在涂布機(jī)應(yīng)用中，速度前饋與轉(zhuǎn)矩前饋的協(xié)同作用，將加減速段的面密度一致性CV值從5%降至2%以內(nèi)。

3. 包裝印刷：多軸聯(lián)動(dòng)的藝術(shù)

在凹版印刷機(jī)中，8-12色組需要嚴(yán)格的速度同步與位置套準(zhǔn)；Lexium 18ME的EtherCAT環(huán)形冗余拓?fù)?，在某?jié)點(diǎn)故障時(shí)可在10ms內(nèi)自動(dòng)切換路徑，確保連續(xù)生產(chǎn)。

4. 數(shù)控機(jī)床：重切削下的穩(wěn)健表現(xiàn)

加工中心在進(jìn)行模具曲面加工時(shí)，負(fù)載慣量隨刀具懸伸長(zhǎng)度劇烈變化。在線慣量辨識(shí)功能實(shí)時(shí)監(jiān)控慣量比變化，自動(dòng)調(diào)整增益參數(shù)，避免切削振紋。陷波濾波器自動(dòng)抑制主軸與進(jìn)給軸的機(jī)械共振，使表面粗糙度Ra值降低40%。全閉環(huán)控制模式下，光柵尺反饋與編碼器反饋的混合偏差監(jiān)控，確保在絲杠熱伸長(zhǎng)情況下，加工精細(xì)度穩(wěn)定在±0.005mm。

5. 機(jī)器人關(guān)節(jié)：緊湊與高效的融合

協(xié)作機(jī)器人對(duì)驅(qū)動(dòng)器的體積與安全性要求極高。Lexium 18ME的SIZE A/B尺寸驅(qū)動(dòng)器可直接集成于關(guān)節(jié)內(nèi)部，節(jié)省50%的安裝空間；STO功能滿足ISO 10218-1安全要求，在人機(jī)協(xié)作時(shí)提供SIL2/PL d等級(jí)保護(hù)。

6. 紡織機(jī)械：惡劣環(huán)境的持久穩(wěn)定

紡織車間環(huán)境溫度高（45-55℃）、棉絮粉塵多；Lexium 18ME的IP20防護(hù)等級(jí)配合控制柜正壓通風(fēng)，有效阻隔纖維進(jìn)入。

7. 物料搬運(yùn)：節(jié)能與動(dòng)態(tài)的兼顧

在堆垛機(jī)、AGV小車設(shè)備里面，共直流母線技術(shù)將多臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的制動(dòng)能量回饋至母線，整體節(jié)能15-25%。SIZE A/B機(jī)型無(wú)內(nèi)置制動(dòng)電阻，通過(guò)共母線方案可完全省卻外接電阻，既節(jié)省成本又降低故障點(diǎn)。

8. 光伏與鋰電設(shè)備：防爆與潔凈的保障

在涂布、注液等存在易燃易爆溶劑的工序，Lexium 18ME的非切換式泄放設(shè)計(jì)無(wú)電弧產(chǎn)生；STO功能可在緊急情況下快速切斷動(dòng)力，滿足防爆等級(jí)要求。電機(jī)采用無(wú)風(fēng)扇自然冷卻結(jié)構(gòu)，避免氣流擾動(dòng)粉塵，符合Class 1000潔凈室標(biāo)準(zhǔn)。

三、節(jié)能與環(huán)保：綠色制造的踐行者

1. 能效優(yōu)化

- 共直流母線技術(shù)：多機(jī)并聯(lián)時(shí)，發(fā)電狀態(tài)電機(jī)回饋的能量直接供給電動(dòng)狀態(tài)電機(jī)，減少制動(dòng)電阻耗能15-25%；

- 弱磁控制算法：在高速輕載區(qū)自動(dòng)降低勵(lì)磁電流，鐵損降低30%；

- 低待機(jī)功耗：驅(qū)動(dòng)器待機(jī)功耗<11W，年運(yùn)行8,000小時(shí)可節(jié)電約80kWh；

- 高效電機(jī)匹配：BEH18電機(jī)采用低損耗硅鋼片與優(yōu)化繞組設(shè)計(jì)，效率達(dá)IE4超高效等級(jí)；

2. 環(huán)保材料

- 外殼采用無(wú)鹵阻燃材料，符合RoHS 2.0指令；

- 包裝使用可回收瓦楞紙板，減少泡沫塑料使用；

- 產(chǎn)品壽命結(jié)束后，金屬部件回收率>90%，電子部件可通過(guò)特殊的渠道分離貴金屬；

3. 碳足跡管理

施耐德電氣提供產(chǎn)品全生命周期碳足跡評(píng)估報(bào)告，Lexium 18ME從原材料到制造、運(yùn)輸、使用、回收的總碳排放量，較上一代產(chǎn)品降低18%，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)。

四、結(jié)語(yǔ)：選擇Lexium 18ME，選擇智造未來(lái)

Lexium 18ME系列交流伺服系統(tǒng)憑借其在性能、效率、成本、安全、環(huán)保五大維度的均衡表現(xiàn)，已成為自動(dòng)化設(shè)備升級(jí)的頭選動(dòng)力方案。因?yàn)樗恢皇鞘┠偷码姎?Life Is On"品牌理念的生動(dòng)實(shí)踐，更是每一位設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商、終端用戶在智能制造征程中的可靠伙伴。從頭一個(gè)產(chǎn)品的成功應(yīng)用到第10000個(gè)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，Lexium 18ME用數(shù)據(jù)證明：出色的性能不必以高昂的成本為代價(jià)，安全的保障不應(yīng)是事后的補(bǔ)救，智能的價(jià)值在于讓復(fù)雜變得簡(jiǎn)單。

Lexium 18ME系列伺服系統(tǒng)融合了施耐德電氣在數(shù)十年的技術(shù)積累與創(chuàng)新理念，不只具備出色的運(yùn)動(dòng)控制性能，更在易用性、可靠性及安全性方面樹立了行業(yè)新模板；上海育展作為施耐德電氣的戰(zhàn)略合作伙伴，擁有經(jīng)驗(yàn)老練的技術(shù)團(tuán)隊(duì)與過(guò)往豐富的項(xiàng)目對(duì)接，可為您提供從方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型、系統(tǒng)集成到售后維護(hù)的一站式服務(wù)。讓我們攜手Lexium 18ME系列伺服系統(tǒng)，共同開啟高效、準(zhǔn)確、綠色的智能制造新時(shí)代！歡迎垂詢，聯(lián)系人：楊經(jīng)理，聯(lián)系電話17751421910。