時間:2013-06-17 17:42:07來源:西克公司 榮海
一個全數字化的伺服反饋通信協議的優勢是非常顯著的,它保證將伺服電機的各種狀態數據安全、快速并且可靠地傳遞到伺服驅動器中。采用全數字化的伺服反饋通信技術不僅可以簡化伺服驅動器的接口設計,提升伺服驅動器的控制精度,還有助于縮短伺服電機的響應時間和減小伺服電機的尺寸。全數字化的伺服反饋通信協議完全消除了以往模擬量信號傳輸的弊病——電磁干擾引起的信號衰減問題。這場數字化的變革不僅給伺服驅動系統的制造商帶來前所未有的收益,還有助于各種機械設備的制造商和系統集成商降低了設備的體積和重量,甚至可以幫助最終客戶節省安裝空間、提高生產效率和增強操作的安全性。
采用全新HIPERFACEDSL(DigitalServoLink,數字伺服鏈路)技術的數字伺服反饋通信協議是如此的強勁,以至于可以將它的信號傳輸直接放置在電機的動力電纜中,取代原來用于溫度傳感器的兩芯雙絞線。這樣以來,新一代的伺服驅動系統將不再需要單獨的編碼器電纜。然而節省的不僅僅是昂貴的編碼器電纜和插頭本身,伺服電機上也將不再需要專門的編碼器插座,并且由于電纜連接帶來的故障點也大大減少了,這一切使得伺服驅動系統的制造商可以生產出極具競爭力的伺服驅動產品。另一方面,采用全新HIPERFACEDSL技術的數字伺服反饋通信協議可以幫助驅動系統大幅提升安全性能,并始終將操作人員的安全作使命。全新HIPERFACEDSL技術的數字伺服反饋通信協議具有冗余校驗和錯誤檢查功能,使得伺服驅動系統的安全速度和安全位置功能符合SIL2(PLD)和SI??L3(PLE)安全等級的要求。
要充分認識到這場數字化變革的重要性,我們該花點時間來進一步了解一下伺服反饋編碼器的作用。首先,伺服反饋編碼器必須提供高精度的電機轉子的位置信息,轉子位置將被用于控制精確的電子換向信號,使得電機平滑的轉動。另一方面,它還要提供高分辨率的轉速信息,使得驅動器能夠準確的調節電機的運行速度。最后,它還必須提供精準的角度位置和圈數記錄,以便伺服驅動系統實現精準的位置控制,并且電機的角度位置和圈數記錄即使在斷電的狀態下也必須準確可靠的記錄下來。
在HIPERFACEDSL技術出現之前,這樣的伺服系統通常至少需要一條包含溫度傳感器信號的電機動力電纜和一條8芯甚至更多的芯的編碼器電纜來完成。由于傳統的伺服反饋協議使用模擬量(正弦增量)的信號來傳送編碼器信息,這就可能導致模擬量的信號傳輸會因為受到環境噪聲(電機動力電纜產生的電磁干擾等)的影響而衰減,甚至可能因為干擾過大而導致性能下降,這樣必須要求使用多重屏蔽的編碼器電纜和電機電纜。使用HIPERFACEDSL技術優勢在于,這個純數字的通信協議包含了充分的冗余檢查和故障診斷功能,信號的傳輸不易受到電磁干擾的影響,從而支持最長可達100米的電纜連接。
無HIPERFACEDSL接口
裝備HIPERFACEDSL接口
HIPERFACEDSL技術還支持一系列的診斷和預防性維護功能。溫度、速度和轉向等信息都會被記錄在伺服編碼器中,伺服驅動器可以通過伺服反饋通信協議從伺服編碼器中獲取相應的信息。這些診斷信息使得設備的維護更加高效,從而幫助提高設備的可用性和降低設備的故障率。如果將伺服驅動器接入因特網,上述這些診斷信息還可以由維護工程師從世界各地,通過遠程操作的方式進行監控,從而增強工廠的服務支持效率。
伺服驅動的制造商會發現,采用HIPERFACEDSL技術的數字伺服反饋通信協議開發起來更加高效。該協議的物理層符合當前EIA-RS485協議的標準,傳輸速率達9.375MBaud。它的傳輸層則是通過安裝在驅動器里的數字邏輯電路來實現的,并且數據的傳輸與伺服驅動器周期同步,最短為11.95μs。這個數字邏輯電路是以一個IP-CORE(知識產權核)的形式提供的,驅動器的開發者可以很方便的把這個IP-CORE裝載在驅動器的FPGA(現場可編程門陣列)里使用。電機的特定參數,如電子銘牌等,也可以在電機裝配時記錄在伺服反饋編碼器中。這樣以來,在調試的過程中,電機的參數就可以通過伺服反饋通信協議,從伺服反饋編碼器自動地上載到伺服驅動器中。在分布式控制系統中,通過伺服驅動器對伺服電機的控制性能和狀態監控也可以得到很大改善。HIPERFACEDSL技術的SENSORHUB功能不僅可以用來傳送額外的電機溫度數據,還可以用來傳送加速度、轉矩、振動等電機數據,為提升電機控制性能提供了更多的空間。
HIPERFACE技術自從1996年推出以來,在世界范圍內已經取得了廣泛的應用和成功。全新的HIPERFACEDSL技術的開發,更是與世界上著名的伺服系統制造商合作的結晶,這保證了這一穩定的性能跨越將在未來幾年內成為世界范圍內的全新的行業標準。目前,包括ROCKWELL,PARKER,BECKHOFF等在內的眾多具影響力的伺服驅動制造商均推出了基于HIPERFACEDSL技術的伺服驅動產品,而這個數字化陣營的成員還在不斷增加中。這一革命性的突破將在機器人、機械手、機床行業乃至包裝、塑料、紡織、印刷等機械等領域得到廣泛應用。
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