伺服電機的單線鏈西瑪接技術圖文解析。

時間：2019-08-14 10:05

      1.伺服系統(tǒng)是使物體位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠隨輸入目標的任意變化的自動控制系統(tǒng)。
      2.交流伺服電機也是無刷電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。
      3.伺服電機內(nèi)部的轉子是永磁鐵，伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。

傳統(tǒng)的伺服電機通常會有2個或2個以上的電氣連接端口，一個是動力電源，另一個為信號反饋，有的可能還會有一個單獨的接口用于抱閘控制。

      一般機器制造商和設備用戶是比較愿意用只有一個電氣端口的伺服電機，因為這樣，伺服驅動器和電機之間就只需要使用一根線纜連接。但同時，他們也有會有所顧慮...

設備用戶愿意接受單線借口，是因為看到了線纜減少將帶來的設備制造、使用、維護總體成本的優(yōu)化。但同時也擔心單電纜伺服產(chǎn)品應用到實際生產(chǎn)設備中時，是否可靠?因為傳統(tǒng)的伺服反饋技術，并不能很好的支持將伺服電機的電源動力和反饋信號整合在一根電纜中。

      傳統(tǒng)的伺服電機在反饋技術中采用的多為非數(shù)字式的信號傳輸方式。但復雜的信號編碼接口需要占用較多的線纜芯數(shù)，如：Hiperface Stegmann 和 EnDat 2.1，僅數(shù)據(jù)線就需要 6 至8 芯，加上編碼器電源和溫控，需要用到超過 10 芯以上的反饋線纜。
      同時，傳統(tǒng)伺服電機的抗干擾能力相對較弱，所以需要在反饋傳輸線路上采取足夠的信號保護措施，防止因電機數(shù)據(jù)反饋錯誤而造成的設備故障，所以這讓伺服電纜的制造工藝變得極為復雜。
      因此，在以往的運控設備系統(tǒng)中，為了確保設備運控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的性能，即使是使用品質(zhì)出眾的伺服電纜，在系統(tǒng)集成時都需要非常嚴格的按照要求將伺服電機的動力和反饋線纜分開隔離敷設，更何況是把這兩種完全不同類型的線路整合在一根電纜里面呢?
      不過經(jīng)過近幾年數(shù)字式伺服反饋技術的發(fā)展，一大批基于此項技術的單電纜伺服產(chǎn)品，如伺服電機、電纜、接插件......的面市和普及，刷新了我們對伺服電機電氣連接技術的認知。
      前面我們說到，當伺服電機采用純數(shù)字式反饋作為其信號輸出方式，由電機到驅動器的數(shù)據(jù)反饋不再是多通道的并行傳輸，而是變成了單通道的串行通訊，因此其線纜連接只需使用兩芯數(shù)字通訊線;
      但如果能夠將動力線通信 ( Power Line Communication)技術應用在伺服反饋上，將數(shù)字化的伺服反饋數(shù)據(jù)疊加在編碼器電源線路上，就能夠省去反饋信號傳輸對特定的通訊線纜的需要，將伺服反饋接口簡化到只有兩芯。
      此外，數(shù)字信號在傳輸時具有比較好的抗干擾能力。采用差分方式進行數(shù)字信號的傳輸，能進一步提升信號線路的抗干擾性能，再通過調(diào)制解調(diào)技術對數(shù)字信號進行解析，能夠糾正其在長距離傳輸過程中因干擾或衰減而產(chǎn)生的錯誤。這些都在很大程度上提升了數(shù)字化伺服反饋的抗干擾性能。
      數(shù)字化高速通訊技術帶來的伺服反饋接口的簡化和信號抗干擾能力的提升，也降低了運控設備系統(tǒng)對伺服反饋線纜的技術工藝要求和制造難度。
      “伺服電機的單電纜連接”概念在剛提出的時候，并未引起業(yè)內(nèi)人士太多的注意，因為傳統(tǒng)的伺服電機一直以來都是需要使用動力電源和反饋信號兩根不同的線纜連接的。
      但簡單了解一下單電纜連接技術的基本原理，以及伺服產(chǎn)品廠商和用戶的日常生產(chǎn)工作流程，可以發(fā)現(xiàn)用戶們其實非常希望看到設備系統(tǒng)中伺服驅動器和電機之間線纜連接數(shù)量的減少;而廠商們則更關心采用僅有兩芯的伺服反饋接口以后，驅動和電機產(chǎn)品在結構上的簡化。
      單電纜技術的價值是顯而易見的，能夠幫助伺服系統(tǒng)減少至少一半以上的線纜數(shù)量和種類，帶來成本優(yōu)勢。
      機器制造商將因此節(jié)省大量與伺服線纜相關的應用成本，包括電纜橋架、線槽和電氣柜...等硬件成本，線纜敷設、接線、布線...等工程實施成本，以及庫存、備件...等方面的物料供應和管理的物流成本;而機器設備的用戶，也將有機會使用到結構更加簡潔輕便、采購和應用成本更加優(yōu)化的運控機械設備。
      但仍需引起注釋的是，如果伺服驅動器與電機之間的線纜通過整合簡化到只剩一根，這也會大大降低系統(tǒng)集成過程中與線纜敷設和連接相關的工程實施難度和出錯概率。
      如：將同一臺伺服電機的線纜接到不同的驅動器上的錯誤肯定是不可能出現(xiàn)的了，同時布線和接線的排查也會變得極為簡單;系統(tǒng)集成時也無需再考慮動力與反饋線纜分離或隔離敷設，因為伺服反饋的抗干擾問題已經(jīng)在產(chǎn)品技術層面上解決了，運控設備的穩(wěn)定性也因此得以提升...
      采用單電纜技術，能夠幫助用戶提升設備整體性價比和系統(tǒng)集成應用體驗，同時還能夠讓他們在幾乎不增加任何硬件成本的情況家從這項技術本身直接獲益。如：因為簡化了反饋信號端口、沒有 了電機側反饋端口、無需驅動器側的模數(shù)轉換模塊，伺服驅動和電機產(chǎn)品的成本將因此優(yōu)化，同時產(chǎn)品結構也變得更加緊湊輕便。
      德國西克SICK一直致力于反饋接口技術的創(chuàng)新。1985年，SICK STEGMANN發(fā)明的SSI接口，設立了沿用至今的工業(yè)通信標準。1996年，SICK開發(fā)的 HIPERFACE 接口，實現(xiàn)了伺服驅動系統(tǒng)的性能飛躍。2011年， SICK再次引領潮流，推出了HIPERFACE DSL 接口，開創(chuàng)了單電纜伺服系統(tǒng)。
      對于機械制造商而言，采用 HIPERFACE DSL 協(xié)議的伺服驅動不僅減少了一半的電纜連接和布線成本，也同時降低了電纜故障的風險。
      對于最終用戶來說，機械設備的體積可以做到更小、重量做到更輕。同時數(shù)字化的傳輸還可以實現(xiàn)設備的狀態(tài)監(jiān)控——通過遠程診斷識別和消除故障，通過預防性維護可以避免意外停機造成的損失。
      對于伺服驅動廠商而言，HIPERFACE DSL 協(xié)議的電子銘牌功能，可用于驅動器對電機參數(shù)的自動識別，尤其是在維護時，可以直接更換電機，而無須調(diào)試。
      目前全球已經(jīng)裝機運行的單電纜伺服驅動電機系統(tǒng)有幾十萬套，分別來自不同廠家。盡管這個數(shù)字與整個運控設備市場相比仍然只是很少一部分，但我們已經(jīng)能夠看到越來越多的用戶開始在設備中使用基于數(shù)字化反饋技術的單電纜伺服產(chǎn)品了，同時越來越多的產(chǎn)品廠商也已經(jīng)將此項技術納入其下一代電機和驅動產(chǎn)品的規(guī)劃之中。

      
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