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多样化接口助力电机驱动标准化

文:约翰内斯·海德汉博士(中国)有限公司 | 2019年第二期 (0) | (0)

  每个应用都要求编码器拥有独特的性能,以此满足大量不同的要求。例如,高精度和高可靠性等。机器设备制造商对任何旋转编码器、角度编码器或直线光栅尺的另一项重要要求是编码器的机械和电子互连性能。互连性使设备制造商可以标准化电机驱动解决方案的设计,减少电机型号的数量,且不影响潜在应用的广泛适用性。

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多样化的接口:全面的互连

  海德汉提供品种十分丰富的编码器产品,满足应用对高精度和超高精度的要求。无论将海德汉产品用在任何行业,其简易的互连能力普遍适用于每一种应用。互连性包括机械互连和电子互连,也包括各部件之间以及在复杂网络环境中的互连。不同接口组合中的丰富接口使机器设备制造商可以更好地为其驱动解决方案选择恰当的编码器。

电子互连:用数据提高设备可用性

  对于电子互连,在选择编码器时,与机器设备控制系统能畅通地通信是选择的关键。其中不仅涉及可靠性和位置数据的正确传输,更为重要的是还必须考虑附加信息的传输,例如调试、监测和诊断信息。要避免机器的停机事故和减少维护次数,附加信息能提高设备可用性,简化计划工作。为此,海德汉位置编码器提供大量接口:

·海德汉EnDat

·西门子DRIVE-CLiQ*

·发那科串行接口

·三菱高速接口

·松下串行接口

·安川串行接口

·SSI

·Profinet*

·1VPP

·TTL

·HTL

等更多接口

*)DRIVE-CLiQ是西门子股份公司的注册商标。

PROFINET是PROFIBUS和PROFINETInternational(PI)的注册商标。

纯串行接口:简化电缆连接和提高信息传输量

  未来的趋势是纯串行接口和绝对位置值传输。由于该技术无需模拟信号,将大幅度简化位置编码器与后续电子电路间的电缆连接。为此,在编码器内将位置值数字化,然后再发给后续电子电路。与使用正弦信号相比,数字化能最大限度地降低对位置信息质量和数据传输的影响,其可获得的位置分辨率高于采用TTL或HTL输出信号的增量式接口可获得的位置分辨率。

编码器信息和附加信息:简化调试和功能监测

  数字量位置接口也能传输“电子ID标签”,例如电子ID标签中含编码器和驱动的调试信息。根据接口,数字接口还能传输附加信息, 例如电机绕组温度或诊断数据。例如,在定期维护中或出现故障时,EnDat2.2接口可以快速且可靠地提供有关位置编码器在工作期间的功能状况信息。用这些信息便于决定维护方式。

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安装兼容性:灵活地选择精度

  许多海德汉编码器都拥有机械和电气兼容性,机器设备制造商总能在海德汉产品线中选出理想的解决方案,满足其特定的控制要求。还能最大限度地减少电机型号数量,且丝毫不影响潜在的应用范围。海德汉解决方案包括不同轴径和不同安装法兰版的旋转和角度编码器,尺带解决方案适用于超大半径或超长距离的测量以及带机械安全连接功能的编码器应用。

不同测量原理的许多编码器也提供安装兼容性。例如,大多数海德汉增量式和绝对式测量编码器的安装方式相互兼容。这些绝对式旋转编码器又进一步细分为单圈版和多圈版,齿轮式或电池后备式的圈数计数方式。

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一个电机,两种系统精度可能

  ECI/EQI1100和ECI/EQI1300感应式旋转编码器的安装尺寸兼容ECN/EQN1100和ECN/EQN1300光学扫描和内置轴承的旋转编码器。也就是说,如果从感应式旋转编码器改用机械尺寸兼容的光学旋转编码器,特定电机的系统精度将从±65"提高到±20"。

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适用于特定应用的光栅基体

  海德汉LIDA系列直线光栅尺提供多种光栅基体(钢、玻璃和玻璃陶瓷)以及相应的多种测量精度。根据光栅版本,这些光栅尺的位置测量精度等级在±15µm(钢)到±1µm(玻璃陶瓷)之间。多种个性化的安装方式使这些光栅尺广泛适用于众多应用。

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功能安全特性有效避免故障

  在机床制造业,功能安全特性正在发挥着越来越重要的作用。对于编码器,功能安全特性意味着始终能正确地和准确地确定位置数据并将位置值传给机床数控系统。功能安全特性的其它重要功能包括编码器的诊断和机械故障防护。海德汉编码器友好解决方案适用于大量高安全性应用。

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安全性等级

  与安全数控系统一起,海德汉编码器满足SIL2级(标准为EN61508)或性能等级“d”(标准为ENISO13849)高安全性应用的全部要求。

  如果在后续电子电路中采取恰当措施,部分编码器还能满足SIL3级(标准为EN61508)或性能等级“e”(标准为ENISO13849)应用的要求。

机械故障防护:附加的控制能力

  编码器安全连接驱动的案例,如带功能安全特性版的ECN/EQN400系列编码器。这些编码器为空心轴连接,带机械防松保护功能,盲孔空心轴直径为10mm或12mm。因此,可以避免摩擦打滑等原因造成的无法被数控系统检测到的故障。

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安全性、系统监测和功能冗余:三要素

  由于采用串行接口,海德汉编码器还为调试、监测和诊断提供全面的信息。用这些信息可以分析复杂设备,也是工业4.0的重要方面。海德汉的有效数据功能用于评估编码器的功能冗余,因此能大大简化诊断操作。以前需要较高的编码器信号处理技术,现已成为过去。除EnDat接口,其它接口也提供该能力。

编码器诊断:海德汉特有

  海德汉是唯一一家为全部绝对式和增量式接口编码器提供诊断工具的编码器制造商:在调整和测试套件中提供PWM21和ATS软件。该套件工具可在机器工作期间测试编码器的状况(当轴在工作的同时进行在线诊断)或在安装中进行在线诊断和在维修期间进行(离线)诊断。

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轻松评估预留功能

  为评估闭环工作期间预留的功能,海德汉编码器生成有效数据。易于理解的有效数据提供有关以下方面的详细信息:

内部扫描信号

位置值构成

编码器本身

  基于这些数据,数控系统或变频器可以提供预留功能的状况。这些数字的范围和定义在全部海德汉编码器中都相同,所以可以全部通用。在闭环控制环的数据传输中,由于只处理和显示数字值,因此对后续电子电路资源的使用相对较少。

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