1、前言

在伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，HIPERFACEDSL可能是當(dāng)今最先進(jìn)的數(shù)字化反饋系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。因?yàn)樗坏珵樗惺袌?chǎng)參與者電機(jī)生產(chǎn)商、機(jī)械制造商和終端客戶(hù)提供了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，而且為配套供應(yīng)商開(kāi)辟出新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。此外，該數(shù)字接口還滿足在工業(yè)4.0環(huán)境下對(duì)機(jī)器進(jìn)行預(yù)防性維修的所有前提。市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)乃大勢(shì)所趨，如今很多人會(huì)問(wèn)，為什么曾經(jīng)用兩根電纜來(lái)連接電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器。

為接口市場(chǎng)樹(shù)立標(biāo)準(zhǔn)是SICK的傳統(tǒng)。早在1985年，當(dāng)時(shí)仍以MaxStegmannGmbH為商號(hào)經(jīng)營(yíng)的業(yè)務(wù)部門(mén)便憑借獲得專(zhuān)利的同步串行接口SSI，開(kāi)發(fā)出在整個(gè)控制技術(shù)領(lǐng)域通行的通信接口。如今，這家來(lái)自Donaueschingen的企業(yè)憑借通用型接口HIPERFACE樹(shù)立了新標(biāo)準(zhǔn)。特殊之處：所有應(yīng)用在轉(zhuǎn)速控制器上僅需一個(gè)接口；轉(zhuǎn)速控制器與反饋系統(tǒng)之間使用一種信號(hào)線足夠。該異步半雙工接口自1996年上市起就在市場(chǎng)上確立了地位，如今也依然為驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)商所使用。多年來(lái)，眾多電機(jī)生產(chǎn)商都表達(dá)了將兩根電纜整合以省去兩個(gè)連接插頭中的一個(gè)的愿望。憑借HIPERFACEDSL（簡(jiǎn)稱(chēng)HDSL），SICK于2011年成功落實(shí)了這一想法。

2、電機(jī)生產(chǎn)商與機(jī)械制造商的雙贏局面

從此純數(shù)字接口便發(fā)展成市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)——因?yàn)橛嘘P(guān)各方都能從HIPERFACEDSL獲益。憑借全數(shù)字化接口HIPERFACEDSL，電機(jī)生產(chǎn)商主要得益于在電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器上只需要一根電纜和一個(gè)連接插頭——組件與布線工作因此得以減少，進(jìn)而產(chǎn)生顯著的成本優(yōu)勢(shì)。對(duì)于機(jī)械制造商還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)：機(jī)械裝配中的布線工作幾乎減少了一半，因?yàn)槿∠艘郧八璧木幋a器電纜套件及其敷設(shè)。此外，拖鏈在機(jī)器中占用的空間減?。弘娎|拖鏈明顯變小。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的電纜壓蓋和電纜所需空間也更少，并由此節(jié)省了成本。

3、配套市場(chǎng)是成功的標(biāo)志

從一開(kāi)始以及在HIPERFACEDSL成功故事的進(jìn)一步延伸中，眾多配套供應(yīng)商已正確認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)新技術(shù)的意義。為應(yīng)對(duì)單電纜技術(shù)的迅速普及，領(lǐng)先的伺服電機(jī)電纜生產(chǎn)商早就推行了專(zhuān)門(mén)用于該數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)的混合式伺服線。不久，微處理器與ASIC（專(zhuān)用集成電路）、FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）以及伺服控制器的生產(chǎn)商就緊隨其后，將數(shù)字協(xié)議集成到它們的產(chǎn)品之中。實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)檎麄€(gè)邏輯都記錄在一個(gè)模塊中。同樣分別提供適用于簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的IPCore。此外，基于數(shù)字化邏輯模塊可以快速落實(shí)應(yīng)客戶(hù)要求產(chǎn)生的新功能，從而不斷改進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

4、狀態(tài)監(jiān)測(cè)——不僅在智能工廠

終端用戶(hù)也大力推進(jìn)數(shù)字單電纜技術(shù)：HIPERFACEDSL在機(jī)器通常為期數(shù)年的整個(gè)使用壽命期間，為終端用戶(hù)開(kāi)啟連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的可能——借此挖掘巨大的經(jīng)濟(jì)效率潛力。

在工業(yè)4.0的聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)世界中，通過(guò)HIPERFACEDSL的電機(jī)反饋對(duì)永久狀態(tài)監(jiān)控起決定性作用，因?yàn)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字協(xié)議是能夠深入機(jī)器之中一直向下到電機(jī)軸進(jìn)行“觀察”的前提。在此期間會(huì)看到有趣的內(nèi)容，因?yàn)榭梢圆杉鄻踊碾姍C(jī)數(shù)據(jù)——主要包括工作小時(shí)、電機(jī)溫度、消耗電流、轉(zhuǎn)速、速度以及它們的相應(yīng)變化。通過(guò)驅(qū)動(dòng)器可以直方圖的形式輕松讀取一切。在連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)——即永久狀態(tài)監(jiān)控——的范疇內(nèi)，這些信息可用于推導(dǎo)有關(guān)狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)器與機(jī)器狀態(tài)預(yù)期發(fā)展的結(jié)論并借此實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修。對(duì)用戶(hù)而言，由此首先產(chǎn)生兩大好處。第一個(gè)是保護(hù)機(jī)器，即通過(guò)快速反應(yīng)的安全系統(tǒng)（如應(yīng)急關(guān)斷）避免高昂的間接損失。第二個(gè)好處是優(yōu)化機(jī)器效率，盡可能達(dá)到最高的生產(chǎn)可用性和生產(chǎn)能力。在這種情況下，不必提前檢查和更換機(jī)器的關(guān)鍵元件，而可以在整個(gè)使用壽命期間對(duì)其完全充分利用。另外，狀態(tài)監(jiān)測(cè)允許規(guī)劃必要的檢修工作——并在適當(dāng)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行。

5、前提：電機(jī)反饋“HDSLready”

從整體來(lái)看，電機(jī)生產(chǎn)商和機(jī)械制造商致力于適合狀態(tài)監(jiān)測(cè)的電機(jī)反饋系統(tǒng)有一系列技術(shù)、運(yùn)營(yíng)和經(jīng)濟(jì)原因。在SICKStegmann，它們可以從豐富的產(chǎn)品供應(yīng)中適當(dāng)挑選具有“HDSLready”特點(diǎn)的編碼器解決方案。SICKStegmann的電機(jī)反饋系統(tǒng)為“HDSLready”并提供——除了耐熱性、高分辨率、電子銘牌、多圈功能、強(qiáng)抗沖擊性和緊湊型結(jié)構(gòu)——高效狀態(tài)監(jiān)測(cè)所需的一切前提。內(nèi)置金屬碼盤(pán)的EFS/EFM50產(chǎn)品系列瞄準(zhǔn)注重高穩(wěn)健性和高達(dá)23位分辨率的高端應(yīng)用。同樣運(yùn)用光學(xué)技術(shù)工作的EKS/EKM36電機(jī)反饋系統(tǒng)面向具有中等要求的應(yīng)用，在此緊湊結(jié)構(gòu)與卓越精度的最佳平衡至關(guān)重要。新增產(chǎn)品系列EES/EEM37憑借其電容原理和無(wú)軸承編碼器系統(tǒng)，提供杰出的抗溫度、抗沖擊與抗振動(dòng)性——而且是眾多低端應(yīng)用富有經(jīng)濟(jì)效益的替代品。所有產(chǎn)品系列均包括通過(guò)IEC61508SIL2認(rèn)證的版本。因此，原則上SICK的電機(jī)反饋系統(tǒng)也能用于安全應(yīng)用。

6、對(duì)“數(shù)字化”維護(hù)與維修解決方案的需求不斷增長(zhǎng)

專(zhuān)家發(fā)現(xiàn)，正是工業(yè)4.0主題使有關(guān)各方對(duì)面向未來(lái)的智能驅(qū)動(dòng)解決方案日益敏感。同時(shí)，智能工廠的聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)世界還將進(jìn)一步推動(dòng)對(duì)維護(hù)與維修解決方案的需求。來(lái)自SICKStegmann具有HIPERFACEDSL功能的編碼器提供為連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)防性維修準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的所有選項(xiàng)。標(biāo)準(zhǔn)得到確立——但傳奇之路和成功故事仍未結(jié)束。

圖1新增產(chǎn)品系列EES/EEM37憑借其電容原理和無(wú)軸承編碼器系統(tǒng)，提供杰出的抗溫度、抗沖擊與抗振動(dòng)性。

圖2同樣運(yùn)用光學(xué)技術(shù)工作的EKS/EKM36電機(jī)反饋系統(tǒng)

圖3內(nèi)置金屬碼盤(pán)的EFS/EFM50產(chǎn)品系列瞄準(zhǔn)高端應(yīng)用

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