電動機制造商利用數(shù)字式反饋接口為驅(qū)動裝置的研發(fā)和大功率驅(qū)動裝置的集成提供了諸多優(yōu)點：節(jié)約成本、減少占地面積、更加小型化并全面保障通訊安全。

Sick公司研發(fā)生產(chǎn)的Hiperface DSL（數(shù)字化伺服鏈接）接口是采用純數(shù)字協(xié)議的接口；在該協(xié)議下，變頻器與電動機反饋系統(tǒng)之間所需的連接電纜最少，該協(xié)議穩(wěn)定可靠，從而可通過電動機的電纜連接伺服反饋編碼器。利用這一接口可以大幅減少用于變頻器與電動機之間傳送數(shù)據(jù)和信息的連接元器件的數(shù)量。

其滿足了RS 485接口的技術(shù)標準，能夠在變頻器和電動機之間可靠的實現(xiàn)穩(wěn)固的數(shù)據(jù)傳遞（圖1）。

圖1 Hiperface DSK接口是一種純數(shù)字協(xié)議的接口

Hiperface DSL帶有兩根電纜線，而這兩根電纜線可以被整合到電動機的動力電纜線中，最長可達100m。此時，通訊信號模式也調(diào)制到電動機反饋系統(tǒng)的模式，例如Singleturn系列電動機反饋系統(tǒng)EKS36或者Multiturn系列的EKM36系統(tǒng)的信號模式（圖2）。同時，該接口也能輔助傳遞其他傳感器信號，例如按照電動機信號反饋通訊協(xié)議的模式傳遞電動機繞組溫度的信號。表面看來是帶有反饋系統(tǒng)的電氣驅(qū)動裝置，而實際是使用了Hiperface DSL接口：它還有一個連接儀器設(shè)備的插座。對驅(qū)動技術(shù)生產(chǎn)廠家Kollmorgen公司來講，Sick公司研發(fā)生產(chǎn)的Hiperface DSL系列產(chǎn)品是理想的數(shù)字化單線通訊的補充。機床生產(chǎn)廠家對這種通訊技術(shù)贊不絕口，在Kollmorgen公司首次推出使用Hiperface DSL接口的電動機反饋系統(tǒng)后，引起了機床生產(chǎn)廠家的巨大共鳴。

圖2 Singleturn系列的EKS36和Multitern系列的EKM36電動機信號反饋系統(tǒng)都是第一代使用Hiperface DSL接口的電動機信號反饋系統(tǒng)

為創(chuàng)造新價值提供便利條件

Kollmorgen公司是集成自動化技術(shù)和驅(qū)動系統(tǒng)供應(yīng)商之一；為食品、包裝、制藥以及其他許多領(lǐng)域的設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)了一系列的元器件。公司致力于技術(shù)創(chuàng)新，不斷推出新的驅(qū)動技術(shù)系統(tǒng)，并以精確、質(zhì)量、可靠性和操作使用簡單而著稱。其典型產(chǎn)品包括功能強大的AKD系列伺服變頻器、功率密度極高的AKM系列同步伺服電動機以及采用衛(wèi)生型設(shè)計的HKM系列不銹鋼電動機。所有的這些新產(chǎn)品采用的都是單線通訊。

Kollmorgen公司是第一家把單線通訊用于伺服電動機的企業(yè)。AKM電動機使用數(shù)字式同步轉(zhuǎn)換器SFD和單一線纜的歷史已經(jīng)超過8年。SFD技術(shù)把同步轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點：堅固耐用、無軸承、對高溫不敏感和價廉物美與數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)點，如EMW結(jié)合在一起。在對反饋信號沒有高分辨率要求時，Kollmorgen公司就用24位分辨率的數(shù)字式同步轉(zhuǎn)換器與電動機和變頻器相連接；把模擬式的編碼器信號轉(zhuǎn)換成抗干擾的數(shù)字式RS 485信號。這樣，就提供了一種可擴展的能真正涵蓋所有重要應(yīng)用的解決方案。當要求信號分辨率較高時，則可在伺服電動機中集成Sick公司研發(fā)的EKS36及EKM36電動機信息反饋系統(tǒng)，作為絕對信號發(fā)生器與Hiperface DSL接口聯(lián)用。這樣就可以明顯減少電氣布線、硬件和庫存配件的費用，減少接線錯誤。從用戶的角度來看，Hiperface DSL單線接口技術(shù)優(yōu)勢非常大，為創(chuàng)造新的價值提供了更便利的條件。由于電動機只需唯一的一根電纜，因此機床設(shè)備的安裝工作大幅減少；在整個安裝過程中省去了所有的信號發(fā)生器電纜、兩個連接插座以及這些電纜束的全部接線費用（圖3）。

圖3 基于采用了Hiperface DSL接口的單線通訊使得電動機與電動機變頻器之間的連接只需一根電纜就可以了。這大大節(jié)約了電纜連接的費用；因為它省略了一根電纜、兩個插頭插座和相應(yīng)的布線工作量

提高設(shè)備可用性

當然這也減少了電纜所占用的空間。最重要的是：整個驅(qū)動技術(shù)系統(tǒng)更加經(jīng)濟。減少了安裝工作量也就減少了錯誤來源，降低了技術(shù)風險。這也是Hiperface DSL接口能夠提高機床設(shè)備可用性的一個原因。

Kollmorgen公司的單線通訊和Sick公司的Hiperface DSL接口不僅在機床設(shè)備和驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計方面打開了新的大門，而且也有利于機床設(shè)備制造業(yè)整個產(chǎn)業(yè)鏈的價值提升。其不僅有利于企業(yè)庫存的精簡，而且由于簡化了電纜束，因而電力供應(yīng)鏈的占用空間也更小。同時，該項技術(shù)還減小了機床中電纜穿線孔的尺寸。此前，電氣控制柜中必須預留放置電纜的空間，而現(xiàn)在，這一空間已大幅減小。另外，數(shù)量不多的硬件使得整個機床設(shè)備的重量更輕。于用戶而言，基于以上種種優(yōu)勢，設(shè)備的節(jié)能潛力也被挖掘出來，節(jié)約了運行成本。

致力于單線通訊驅(qū)動的解決方案

事實上，單線通訊還為機床設(shè)備提供了另一種可能，即在不損失機床設(shè)備功率和性能的前提下實現(xiàn)小型化。在特定的應(yīng)用情況中，可以選擇規(guī)格更小的伺服驅(qū)動裝置。而且，一般來講更小功率等級的驅(qū)動裝置的價格也更經(jīng)濟。

Kollmorgen公司同時在3個高性能驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品系列中都采用了單線通訊和Hiperface DSL接口，作為這些產(chǎn)品系列的高端配置。AKM系列伺服電動機是一種節(jié)能型永磁電動機，其加速性能很強。在總共28種外殼和安裝長度的組合中，此系列伺服電動機都有著很高的功率密度，從而可以使機床設(shè)備更加緊湊。

利用積木式結(jié)構(gòu)進行組合的標準零部件，共計可以配置成500000種以上不同規(guī)格和性能的AKM伺服電動機。

其標準產(chǎn)品中配備的是數(shù)字式信號發(fā)生器；在高分辨率要求的應(yīng)用場合中可以配備EKS36及EKM36型電動機信號反饋系統(tǒng)和Sick公司研發(fā)生產(chǎn)的Hiperfece DSL接口。這樣一來就保障了單線通訊功能的正常工作，可以靈活的根據(jù)用戶需求選擇合適的電動機和變頻器。使用靈活、可擴展和良好的動態(tài)性能都是AKD系列伺服變頻器的突出優(yōu)勢。正如Kollmorgen公司所介紹的，當用戶選擇了集成有電力拖動控制的伺服放大器后，單線通訊的AKD伺服變頻器的表現(xiàn)會更加出色。因為Kollmorgen的自動化套件都可以以拖動控制平臺的方式直接集成在驅(qū)動裝置中；節(jié)約硬件費用、空間占用和安裝調(diào)試的工作量。

圖4 Hiperface DSL接口與電動機信息反饋系統(tǒng)相結(jié)合為用戶帶來了諸多收益

狀態(tài)監(jiān)控和遠程診斷改善可用性

憑借按照衛(wèi)生標準設(shè)計制造的HKM系列不銹鋼電動機，Kollmorgen公司打開了單線通訊在包裝、食品和制藥等行業(yè)領(lǐng)域的大門。這一技術(shù)簡單、快捷而清潔，對于有嚴格衛(wèi)生要求的行業(yè)，是減少應(yīng)用風險的有效技術(shù)。其所使用的Hiperface DSL接口允許所有的連接電纜直徑只有11mm。kollmorgen公司3大系列產(chǎn)品的可擴展解決方案以高性能設(shè)計的Hiperface DSL技術(shù)為基礎(chǔ)。

利用集成Hiperface DSL接口的驅(qū)動系統(tǒng)，為機床和驅(qū)動系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)測提供了可能。除數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳輸外，還有可能利用E2PROM對電動機的信息反饋系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的控制參數(shù)賦值。電動機的特性數(shù)據(jù)、系列號、商品代碼以及其他對維護保養(yǎng)和加快故障分析有幫助的數(shù)據(jù)，也都可以保存在這一存儲器中，用于變頻器自主匹配電動機參數(shù)的調(diào)整。這樣就能夠幫助機床設(shè)備制造商獲得大量關(guān)于電動機的數(shù)據(jù)和信息，在Hiperface DSL的幫助下，為故障診斷以及預防性的維護保養(yǎng)實現(xiàn)了連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)控，而且可以利用DSL Analyser這一工具和Web接口的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)遠程故障診斷和分析。

在機床運行過程中，電動機信息反饋系統(tǒng)可以準確采集和檢測電動機工作時的物理數(shù)據(jù)，如電流消耗、轉(zhuǎn)速、溫度以及這些物理量的變化。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以得出驅(qū)動系統(tǒng)和機床設(shè)備工作狀態(tài)的信息和發(fā)展趨勢。一方面幫助機床的安保系統(tǒng)快速應(yīng)對突發(fā)狀況，并利用DSL Analyser幫助分析故障原因和損壞原因。另一方面也能實現(xiàn)效率優(yōu)化，獲得最高的設(shè)備可用性。精確的狀態(tài)監(jiān)控開啟了巨大的節(jié)約生產(chǎn)成本的大門；因為機床設(shè)備的關(guān)鍵部件不再需要單獨的預防性檢查和更換，相反能在沒有更換部件的情況下，使機床在整個生命周期內(nèi)都發(fā)揮作用。

提高分散式控制系統(tǒng)的配置程度

Hiperface DSL接口為Kollmorgen公司提供了落實單線通訊的有力幫助。例如電動機應(yīng)用廠家在高速應(yīng)用場合中，要求AKM和HKM系列伺服電動機以及AKD伺服變頻器提供很多電動機信息的反饋信號。

傳統(tǒng)的、需占用較大空間的、分散式配置的多軸驅(qū)動機床設(shè)備中，由于引入了單線通訊而獲益豐厚。因為在這些應(yīng)用中，僅用一根單獨的電纜就可以完成任務(wù)，明顯節(jié)約了從電動機到變頻器的電氣連接成本，而且每1?m長的電氣連接僅成本費用就減少50%。機床設(shè)備制造商使用了配有Hiperface DSL接口的電動機信息反饋系統(tǒng)后，市場競爭力也有所提升：今天就能為用戶提供未來所需的更高附加值的產(chǎn)品。