LTiDRiVES的驅動和自動化技術業(yè)務部門預見了當前多軸自動化系統(tǒng)對使用單電纜技術的強勁需求。由于該公司在較早之前就已開始使用HIPERFACEDSL®，因此可以完美地將創(chuàng)新性的伺服反饋接口集成至其最新的SystemOneCM自動化系統(tǒng)中，并實現(xiàn)重大的技術飛躍。

1、引言

單電纜技術是目前電氣驅動技術中最為重要的課題之一。位于德國Lahnau小鎮(zhèn)的LTiDRiVES公司的產品管理經理，碩士工程師JoachimAlbach對此表示贊同：“SICK公司的HIPERFACEDSL®已經為市場帶來了革命性的變化。五年以后回顧過去時，我們會反問自己，以前為什么要用兩根電纜來連接電機和驅動器。”許多國際市場調研和行業(yè)專家都支持了他的預測。例如，美國IHS信息咨詢公司在最近的研究報告中確認，除了安全性外，單電纜技術也是驅動技術的熱門發(fā)展趨勢。IHS公司的高級分析師MichelleFiggs指出，“在過去的兩年里，提供單電纜電機解決方案的伺服電機供應商數量有了大幅提高”(1)。在德國和歐洲也同樣如此，行業(yè)專家確信未來將屬于全數字化伺服反饋協(xié)議，“因為新型HIPERFACEDSL®接口不但節(jié)約成本和空間，還確保最高的投資安全和設備安全。”(2)

但是為什么會是這樣呢？我們一起來看看發(fā)展趨勢背后的技術！HIPERFACEDSL®是第一種全數字化接口，僅需兩芯電纜即就實現(xiàn)穩(wěn)定、故障安全的數據傳輸。此外，HIPERFACEDSL®可集成在電機的動力電纜中，僅通過一根電纜可同時傳輸動力和數據。為了實現(xiàn)這一點，通訊信號被調到伺服反饋系統(tǒng)的供電電壓水平（例如SICKEKS36單圈伺服反饋編碼器或EKM36多圈伺服反饋編碼器）。除了專用電纜屏蔽，特殊處理過程和脈沖變壓器的使用確保了編碼器信號的無故障傳輸以及與電機動力電纜故障解耦。“配備伺服反饋系統(tǒng)和HIPERFACEDSL®的電氣驅動系統(tǒng)外觀非常獨特，僅有一個電機連接器和一根電機電纜，”JoachimAlbach在提到其公司的SystemOneCM多軸自動化系統(tǒng)時說道。

2、LTi在集成度上持續(xù)改進

2013年4月1日，擁有約900名員工的LTi集團被Körber集團收購。Körber集團旗下有約50家科技公司，是煙草、生活用紙、自動化、廠內物流、郵件、機床和藥品包裝系統(tǒng)領域的全球市場領導者。

LTi集團總部位于德國的Lahnau小鎮(zhèn)，共有三個業(yè)務部門：能源技術、傳感器技術，以及驅動和自動化技術（即LTiDRiVES）。LTiDRiVES擁有全面、互補的模塊化系列產品和服務，其強項之一是在諸多行業(yè)中被用作驅動解決方案的多軸自動化系統(tǒng)。“客戶日益期望自動化系統(tǒng)不但具備卓越的動態(tài)特性和精度，同時還具有最佳的緊湊性、簡潔性、安全性和成本效益，”JoachimAlbach在列舉自動化系統(tǒng)未來創(chuàng)新和進一步發(fā)展所必須具備的重要特征時說道。

因此，更高的性能、更小的空間要求和最佳的成本效益構成了SystemOneCM研發(fā)的基本技術要求。“實現(xiàn)這一組合的關鍵是提高電路和組件級別的集成度，”JoachimAlbach回憶說，“最終結果是，配備三軸控制器的自動化系統(tǒng)在同類產品中結構最為緊湊，該系統(tǒng)對控制柜內的空間需求降低了30%到40%，并且由于采用單電纜技術，更易于安裝。”然而，在實現(xiàn)這些超越的同時，系統(tǒng)性能并未受到影響：“SystemOneCM可輕易完成最高每分鐘8500次的高速定位任務，并且運動精度優(yōu)于微米級，”JoachimAlbach解釋說。

3、HIPERFACEDSL使編碼器與驅動系統(tǒng)的連接更容易

SystemOneCM自動化系統(tǒng)能夠實現(xiàn)高集成度和高性能空間比的關鍵因素之一是采用了HIPERFACEDSL®單電纜技術，從而完全無需編碼器電纜，更易于安裝。為了進一步簡化安裝，LTi還在SystemOneCM中使用了專門的驅動連接器用于動力和信號連接，這也確保了更好的信號屏蔽。HIPERFACEDSL®接口還使得整個驅動控制器電子系統(tǒng)的設計更加簡潔。“數字化技術非常易于集成，并且隨著技術發(fā)展會變得越來越小。”JoachimAlbach說道，“未來的系統(tǒng)會更具成本效益，因為以前所需要的分離的編碼器接口、編碼器電纜和電機連接器現(xiàn)在都不再需要了。”

4、單電纜技術作為戰(zhàn)略創(chuàng)新項目

自2011年SICK首次向市場推出HIPERFACEDSL®以來，全數字化接口已逐漸成為市場標準。LTi認識到這項創(chuàng)新的好處，并成立了相應的內部基礎研究項目。“該項目的目標包括獲取經驗、明確邊界條件，以及推測技術需求，例如屏蔽或信號電平轉換等。”JoachimAlbach回憶說，“SICK在項目的所有階段都為我們提供了全面的系統(tǒng)支持和幫助。”總體而言，該項目為LTi提供了重要信息，并隨后應用在SystemOneCM的研發(fā)中。在此期間，市場有了其他動態(tài)：“例如，我們第一種使用單電纜技術的ServoOnejunior伺服驅動器的驅動解決方案，一經推出就立即引起客戶的強烈興趣。”JoachimAlbach說道，“這讓我們意識到單電纜技術在諸多應用中的優(yōu)點。”

5、“創(chuàng)新的魅力”引發(fā)來自不同領域的需求

客戶對HIPERFACEDSL®感興趣的原因多種多樣，其中，連接器、電纜成本減少一半左右固然關鍵，但也可能包括JoachimAlbach所形容的“創(chuàng)新的魅力”等。例如，機器人制造商對單電纜技術感興趣的原因是該技術能夠簡化運動部件的布線，并且可替代機器人底座中用于收集所有編碼器信號的標準編碼器箱。還有一方面考慮就是機器人的實際機械結構。“用于布線的空間通常都十分有限。”JoachimAlbach說道，“因此如果僅需在狹小開孔中穿過一根電纜，對布線十分有利。在其他行業(yè)中，伺服的布線也可能非常困難。例如真空技術應用也會面對這一問題；同樣在不銹鋼外殼上預留電纜接口也是如此。在這兩種情況中，費用和可用性風險都隨電纜數量增加而上升。而單電纜技術能夠將接口數量降到最低。”

6、數字化接口提高可用性

其他客戶主要關心的還是系統(tǒng)的可用性。在帶活動軸的應用，如機床或搬運系統(tǒng)中，電纜破損是最常見的故障原因之一。電纜越少，故障可能性就越低，該原則普遍適用于運動電纜。當驅動系統(tǒng)集成用于狀態(tài)監(jiān)測環(huán)境中時，可用性問題將更加突出。“這個問題越來越受到關注，特別是考慮到機器的運行時間通常為數年時。”JoachimAlbach贊同道。HIPERFACEDSL®能夠使用伺服反饋系統(tǒng)記錄許多種電機數據，如運行小時數、電機溫度、電流消耗、轉數、速度，以及這些參數的任何變化。這些信息作為連續(xù)/永久性狀態(tài)監(jiān)測的一部分，可用于診斷或預防性維護。反之，這些信息也可用于推斷驅動器和設備條件的狀態(tài)及未來發(fā)展。對于用戶而言，這有兩大優(yōu)勢。第一是設備保護，用戶可利用快速響應的安全系統(tǒng)（例如急停開關）來避免代價高昂的二次故障。第二是最優(yōu)化設備效率，從而獲得最大可能的生產可用性和產能。這一優(yōu)勢同樣還帶來了巨大的運營成本節(jié)約潛力，因為關鍵的設備元件無需進行預防性檢查和更換；相反，它們的使用壽命將得到完全利用，因為功能完好的元件的剩余壽命不會遭致?lián)p失。“因此，越來越多來自完全不同行業(yè)的客戶都主動要求采用單電纜解決方案，也就不足為怪了。”JoachimAlbach說道。他們選擇LTi是非常正確的：SystemOneCM系統(tǒng)是完整的即用型設備，包含電機、編碼器、電纜、驅動器、控制器和開關電源，可立即投入使用。

7、HIPERFACEDSL®指出了方向

電纜方面的變化顯著改善了LTi多軸自動化系統(tǒng)。HIPERFACEDSL®單電纜技術在SystemOneCM系統(tǒng)達到的高集成度中起到了非常重要的作用。只要關注到機器制造商和最終用戶，就會有越來越多的證據表明該接口技術是電氣驅動技術的未來——尤其是部件供應商，如電纜供應商或電纜拖鏈制造商等，正在迎合這一市場發(fā)展方向開發(fā)更多合適的產品。