LTiDRiVES的驅(qū)動和自動化技術(shù)業(yè)務(wù)部門預(yù)見了當(dāng)前多軸自動化系統(tǒng)對使用單電纜技術(shù)的強(qiáng)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(shù)飛躍。

1、引言

單電纜技術(shù)是目前電氣驅(qū)動技術(shù)中最為重要的課題之一。位于德國Lahnau小鎮(zhèn)的LTiDRiVES公司的產(chǎn)品管理經(jīng)理，碩士工程師JoachimAlbach對此表示贊同：“SICK公司的HIPERFACEDSL®已經(jīng)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(jī)和驅(qū)動器。”許多國際市場調(diào)研和行業(yè)專家都支持了他的預(yù)測。例如，美國IHS信息咨詢公司在最近的研究報告中確認(rèn)，除了安全性外，單電纜技術(shù)也是驅(qū)動技術(shù)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(jī)解決方案的伺服電機(jī)供應(yīng)商數(shù)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(shù)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(shè)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(shù)！HIPERFACEDSL®是第一種全數(shù)字化接口，僅需兩芯電纜即就實現(xiàn)穩(wěn)定、故障安全的數(shù)據(jù)傳輸。此外，HIPERFACEDSL®可集成在電機(jī)的動力電纜中，僅通過一根電纜可同時傳輸動力和數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)這一點，通訊信號被調(diào)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(jī)動力電纜故障解耦。“配備伺服反饋系統(tǒng)和HIPERFACEDSL®的電氣驅(qū)動系統(tǒng)外觀非常獨特，僅有一個電機(jī)連接器和一根電機(jī)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(jìn)

2013年4月1日，擁有約900名員工的LTi集團(tuán)被Körber集團(tuán)收購。Körber集團(tuán)旗下有約50家科技公司，是煙草、生活用紙、自動化、廠內(nèi)物流、郵件、機(jī)床和藥品包裝系統(tǒng)領(lǐng)域的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者。

LTi集團(tuán)總部位于德國的Lahnau小鎮(zhèn)，共有三個業(yè)務(wù)部門：能源技術(shù)、傳感器技術(shù)，以及驅(qū)動和自動化技術(shù)（即LTiDRiVES）。LTiDRiVES擁有全面、互補(bǔ)的模塊化系列產(chǎn)品和服務(wù)，其強(qiáng)項之一是在諸多行業(yè)中被用作驅(qū)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(jìn)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(gòu)成了SystemOneCM研發(fā)的基本技術(shù)要求。“實現(xiàn)這一組合的關(guān)鍵是提高電路和組件級別的集成度，”JoachimAlbach回憶說，“最終結(jié)果是，配備三軸控制器的自動化系統(tǒng)在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)最為緊湊，該系統(tǒng)對控制柜內(nèi)的空間需求降低了30%到40%，并且由于采用單電纜技術(shù)，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(wù)，并且運(yùn)動精度優(yōu)于微米級，”JoachimAlbach解釋說。

3、HIPERFACEDSL使編碼器與驅(qū)動系統(tǒng)的連接更容易

SystemOneCM自動化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高集成度和高性能空間比的關(guān)鍵因素之一是采用了HIPERFACEDSL®單電纜技術(shù)，從而完全無需編碼器電纜，更易于安裝。為了進(jìn)一步簡化安裝，LTi還在SystemOneCM中使用了專門的驅(qū)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(qū)動控制器電子系統(tǒng)的設(shè)計更加簡潔。“數(shù)字化技術(shù)非常易于集成，并且隨著技術(shù)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(jī)連接器現(xiàn)在都不再需要了。”

4、單電纜技術(shù)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(shù)字化接口已逐漸成為市場標(biāo)準(zhǔn)。LTi認(rèn)識到這項創(chuàng)新的好處，并成立了相應(yīng)的內(nèi)部基礎(chǔ)研究項目。“該項目的目標(biāo)包括獲取經(jīng)驗、明確邊界條件，以及推測技術(shù)需求，例如屏蔽或信號電平轉(zhuǎn)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(yīng)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(shù)的ServoOnejunior伺服驅(qū)動器的驅(qū)動解決方案，一經(jīng)推出就立即引起客戶的強(qiáng)烈興趣。”JoachimAlbach說道，“這讓我們意識到單電纜技術(shù)在諸多應(yīng)用中的優(yōu)點。”

5、“創(chuàng)新的魅力”引發(fā)來自不同領(lǐng)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(guān)鍵，但也可能包括JoachimAlbach所形容的“創(chuàng)新的魅力”等。例如，機(jī)器人制造商對單電纜技術(shù)感興趣的原因是該技術(shù)能夠簡化運(yùn)動部件的布線，并且可替代機(jī)器人底座中用于收集所有編碼器信號的標(biāo)準(zhǔn)編碼器箱。還有一方面考慮就是機(jī)器人的實際機(jī)械結(jié)構(gòu)。“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(shù)應(yīng)用也會面對這一問題；同樣在不銹鋼外殼上預(yù)留電纜接口也是如此。在這兩種情況中，費用和可用性風(fēng)險都隨電纜數(shù)量增加而上升。而單電纜技術(shù)能夠?qū)⒔涌跀?shù)量降到最低。”

6、數(shù)字化接口提高可用性

其他客戶主要關(guān)心的還是系統(tǒng)的可用性。在帶活動軸的應(yīng)用，如機(jī)床或搬運(yùn)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(yùn)動電纜。當(dāng)驅(qū)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(guān)注，特別是考慮到機(jī)器的運(yùn)行時間通常為數(shù)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(jī)數(shù)據(jù)，如運(yùn)行小時數(shù)、電機(jī)溫度、電流消耗、轉(zhuǎn)數(shù)、速度，以及這些參數(shù)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(yù)防性維護(hù)。反之，這些信息也可用于推斷驅(qū)動器和設(shè)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(shè)備保護(hù)，用戶可利用快速響應(yīng)的安全系統(tǒng)（例如急停開關(guān)）來避免代價高昂的二次故障。第二是最優(yōu)化設(shè)備效率，從而獲得最大可能的生產(chǎn)可用性和產(chǎn)能。這一優(yōu)勢同樣還帶來了巨大的運(yùn)營成本節(jié)約潛力，因為關(guān)鍵的設(shè)備元件無需進(jìn)行預(yù)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(shè)備，包含電機(jī)、編碼器、電纜、驅(qū)動器、控制器和開關(guān)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(shù)在SystemOneCM系統(tǒng)達(dá)到的高集成度中起到了非常重要的作用。只要關(guān)注到機(jī)器制造商和最終用戶，就會有越來越多的證據(jù)表明該接口技術(shù)是電氣驅(qū)動技術(shù)的未來——尤其是部件供應(yīng)商，如電纜供應(yīng)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(chǎn)品。