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數(shù)字化革命 Digital Revolution

時間:2013-06-17 17:42:07來源:西克公司 榮海

導(dǎo)語:?在伺服驅(qū)動系統(tǒng)的迅猛發(fā)展過程中,正悄然地進行著一場數(shù)字化的革命。

全數(shù)字化的伺服反饋通信協(xié)議

一個全數(shù)字化的伺服反饋通信協(xié)議的優(yōu)勢是非常顯著的,它保證將伺服電機的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)安全、快速并且可靠地傳遞到伺服驅(qū)動器中。采用全數(shù)字化的伺服反饋通信技術(shù)不僅可以簡化伺服驅(qū)動器的接口設(shè)計,提升伺服驅(qū)動器的控制精度,還有助于縮短伺服電機的響應(yīng)時間和減小伺服電機的尺寸。全數(shù)字化的伺服反饋通信協(xié)議完全消除了以往模擬量信號傳輸?shù)谋撞?mdash;—電磁干擾引起的信號衰減問題。這場數(shù)字化的變革不僅給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的制造商帶來前所未有的收益,還有助于各種機械設(shè)備的制造商和系統(tǒng)集成商降低了設(shè)備的體積和重量,甚至可以幫助最終客戶節(jié)省安裝空間、提高生產(chǎn)效率和增強操作的安全性。

全數(shù)字化的伺服反饋通信協(xié)議

采用全新HIPERFACEDSL(DigitalServoLink,數(shù)字伺服鏈路)技術(shù)的數(shù)字伺服反饋通信協(xié)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(qū)動系統(tǒng)將不再需要單獨的編碼器電纜。然而節(jié)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(qū)動系統(tǒng)的制造商可以生產(chǎn)出極具競爭力的伺服驅(qū)動產(chǎn)品。另一方面,采用全新HIPERFACEDSL技術(shù)的數(shù)字伺服反饋通信協(xié)議可以幫助驅(qū)動系統(tǒng)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(shù)的數(shù)字伺服反饋通信協(xié)議具有冗余校驗和錯誤檢查功能,使得伺服驅(qū)動系統(tǒng)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。

全數(shù)字化的伺服反饋通信協(xié)議

要充分認識到這場數(shù)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(zhuǎn)子的位置信息,轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。另一方面,它還要提供高分辨率的轉(zhuǎn)速信息,使得驅(qū)動器能夠準確的調(diào)節(jié)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(shù)記錄,以便伺服驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)精準的位置控制,并且電機的角度位置和圈數(shù)記錄即使在斷電的狀態(tài)下也必須準確可靠的記錄下來。

全數(shù)字化的伺服反饋通信協(xié)議

在HIPERFACEDSL技術(shù)出現(xiàn)之前,這樣的伺服系統(tǒng)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(tǒng)的伺服反饋協(xié)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(dǎo)致模擬量的信號傳輸會因為受到環(huán)境噪聲(電機動力電纜產(chǎn)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(dǎo)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(shù)優(yōu)勢在于,這個純數(shù)字的通信協(xié)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

無HIPERFACEDSL接口

無HIPERFACEDSL接口

裝備HIPERFACEDSL接口

HIPERFACEDSL技術(shù)還支持一系列的診斷和預(yù)防性維護功能。溫度、速度和轉(zhuǎn)向等信息都會被記錄在伺服編碼器中,伺服驅(qū)動器可以通過伺服反饋通信協(xié)議從伺服編碼器中獲取相應(yīng)的信息。這些診斷信息使得設(shè)備的維護更加高效,從而幫助提高設(shè)備的可用性和降低設(shè)備的故障率。如果將伺服驅(qū)動器接入因特網(wǎng),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(jiān)控,從而增強工廠的服務(wù)支持效率。

伺服驅(qū)動的制造商會發(fā)現(xiàn),采用HIPERFACEDSL技術(shù)的數(shù)字伺服反饋通信協(xié)議開發(fā)起來更加高效。該協(xié)議的物理層符合當前EIA-RS485協(xié)議的標準,傳輸速率達9.375MBaud。它的傳輸層則是通過安裝在驅(qū)動器里的數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)的,并且數(shù)據(jù)的傳輸與伺服驅(qū)動器周期同步,最短為11.95μs。這個數(shù)字邏輯電路是以一個IP-CORE(知識產(chǎn)權(quán)核)的形式提供的,驅(qū)動器的開發(fā)者可以很方便的把這個IP-CORE裝載在驅(qū)動器的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)里使用。電機的特定參數(shù),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(diào)試的過程中,電機的參數(shù)就可以通過伺服反饋通信協(xié)議,從伺服反饋編碼器自動地上載到伺服驅(qū)動器中。在分布式控制系統(tǒng)中,通過伺服驅(qū)動器對伺服電機的控制性能和狀態(tài)監(jiān)控也可以得到很大改善。HIPERFACEDSL技術(shù)的SENSORHUB功能不僅可以用來傳送額外的電機溫度數(shù)據(jù),還可以用來傳送加速度、轉(zhuǎn)矩、振動等電機數(shù)據(jù),為提升電機控制性能提供了更多的空間。

HIPERFACE技術(shù)自從1996年推出以來,在世界范圍內(nèi)已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用和成功。全新的HIPERFACEDSL技術(shù)的開發(fā),更是與世界上著名的伺服系統(tǒng)制造商合作的結(jié)晶,這保證了這一穩(wěn)定的性能跨越將在未來幾年內(nèi)成為世界范圍內(nèi)的全新的行業(yè)標準。目前,包括ROCKWELL,PARKER,BECKHOFF等在內(nèi)的眾多具影響力的伺服驅(qū)動制造商均推出了基于HIPERFACEDSL技術(shù)的伺服驅(qū)動產(chǎn)品,而這個數(shù)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(yè)乃至包裝、塑料、紡織、印刷等機械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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