伺服系统与S7-1200的集成：从基础连接到性能调优

伺服系统是实现高精度、高响应运动控制的终极解决方案。与步进系统的开环控制不同，伺服系统是一个基于实时反馈的闭环控制系统。一套完整的伺服系统通常包括伺服驱动器、伺服电机和位置检测装置（如编码器）。与S7-1200 PLC集成时，其连接方式与性能潜力远超步进系统。

集成连接主要有两种模式：一种是脉冲序列（PTO）与方向信号控制。S7-1200的输出点发送脉冲和方向信号给伺服驱动器的脉冲接口。这种模式兼容性好，但性能受限于PLC的脉冲输出频率，且抗干扰能力较弱。另一种是先进的网络总线控制，如PROFINET。S7-1200通过网口与支持PROFINET的伺服驱动器通信，采用标准化报文（如111报文）交换控制字、状态字、设定值与实际值。总线方式传输速率高、抗干扰强、接线简洁，并能轻松实现多轴同步与复杂交互，是现代运动控制的首选。

性能调优是伺服系统应用的核心环节，主要在驱动器侧完成。伺服驱动器内部通常存在三个闭环：

1. 电流环（转矩环）：最内环，控制电机绕组的电流，直接影响转矩响应。调节重点是电流环增益，其响应速度最快。

2. 速度环：中间环，根据速度指令与编码器反馈的速度实际值进行调节。调整速度环比例增益和积分时间，可优化速度跟踪的快速性与稳定性。

3. 位置环：最外环，在位置控制模式下工作。S7-1200通过总线或脉冲给出位置指令，驱动器进行位置环调节。位置环增益影响定位的刚性和跟随误差。

在S7-1200侧，则需合理设置运动控制工艺对象的动态参数，如目标速度、加速度、加加速度（Jerk）等。这些参数与伺服驱动器的环参数相匹配，共同决定了系统最终的定位速度、平滑度以及是否存在超调或振荡。精细的调试需要在机械负载实际连接的情况下，通过观察响应曲线，反复优化，直至达到最佳动态性能。