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有關(guān)單電纜伺服的常見疑問

2018/7/11 13:37:42 標(biāo)簽：中國傳動網(wǎng)

之前我們提到了伺服反饋協(xié)議數(shù)字化和單電纜的發(fā)展趨勢，并且目前市面上已經(jīng)有多種開放的單電纜伺服反饋解決方案供大家選擇了。

本期，我們就先來簡單了解下其中一種單電纜數(shù)字式伺服反饋協(xié)議：

HIPERFACE DSL。

什么是 HIPERFACE DSL？

HIPERFACE DSL 是一種數(shù)字式電機反饋協(xié)議，通過這種技術(shù)反饋電機信號僅需使用兩根導(dǎo)線，并且可以將他們與電機動力線路集成到一根電纜中。

它具備以下功能和技術(shù)特點：

高度動態(tài)和高分辨率的位置控制

安全運動控制

狀態(tài)監(jiān)測

有助于提升驅(qū)動系統(tǒng)的緊湊性和集成度

有哪些廠家能夠提供 HIPERFACE DSL 的驅(qū)動/電機系統(tǒng)？

HIPERFACE DSL 數(shù)字式伺服反饋協(xié)議由 SICK 于 2011 年推出的；基于 HIPERFACEDSL 技術(shù)，傳感器產(chǎn)品廠商能夠為驅(qū)動和電機產(chǎn)品提供相應(yīng)的接口模塊和編碼器反饋。

目前，許多驅(qū)動器和電機廠商也已經(jīng)在其伺服產(chǎn)品中使用了 HIPERFACE DSL 技術(shù)；不少編碼器廠家也推出了基于 HIPERFACE DSL 協(xié)議的產(chǎn)品和解決方案；同時，在這個過程中，也有不少芯片廠商（如：TI、瑞薩）為他們提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

由于 HIPERFACE DSL 去年已經(jīng)向市場用戶全面開放了這項技術(shù)，因此，目測未來應(yīng)該會有更多的產(chǎn)品廠商加入到此項技術(shù)陣營中來。

與 HIPERFACE 有什么不同？

數(shù)?；旌系?HIPERFACE 接口為驅(qū)動系統(tǒng)提供的是模擬量正弦和余弦信號的過程數(shù)據(jù)；而 HIPERFACE DSL 直接輸出反饋位置。

因此，對于電機驅(qū)動器來說，無需進行反饋位置計算，并省去了 A / D轉(zhuǎn)換。此外，借助數(shù)字式的數(shù)據(jù)通訊還能夠幫助實現(xiàn)對電機狀態(tài)的監(jiān)控/診斷。

HIPERFACE DSL 是否需要使用特殊的專用電纜？

不需要。

只須使用標(biāo)準(zhǔn)的（4 + 2 + 2 ）伺服電機電源電纜即可。 4 芯電機動力，2 芯抱閘，2 芯 HIPERFACE DSL 反饋線，電機繞組溫度等傳感器傳感器信號也可以通過 DSL 傳輸。

電機側(cè)插頭連接是否有任何要求？

可以使用標(biāo)準(zhǔn)的 Intercontec M23 或 M17 插頭。將 DSL 線與電源線（引腳分配）對稱放置，并使用一段短的非屏蔽引腳。

驅(qū)動側(cè)的 HIPERFACE DSL 集成如何實施？

須將 HIPERFACE DSL 主站集成到驅(qū)動器控制器的 FPGA 中。 SICK 提供與變頻器應(yīng)用程序?qū)拥?IP-Core（VHDL代碼）。兩者（ HIPERFACE DSL 和驅(qū)動應(yīng)用）可以存儲在一個 FPGA 芯片中。

是否需要支付許可費？

HIPERFACE DSL 主站開發(fā)授權(quán)費用，每次約 800 歐元，可以根據(jù)需要多次使用，并可以免費更新。

HIPERFACE DSL 的 IP-Core 是做什么的？

它會與控制脈沖自動同步。 IP-Core 用于編碼和解碼與 DSL 編碼器之間的通信，與控制器脈沖同步地存儲反饋測量值，如：位置和速度，以及溫度、參數(shù)、狀態(tài)信息...等。

HIPERFACE DSL 的可以達到怎樣的時間周期？

HIPERFACE DSL 的時間周期（SYNC）是可以選擇的。

該協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)包與選定控制器脈沖的自動同步。位置更新最短周期為是 12.1 μs，超過此值無級可調(diào)。

HIPERFACE DSL 和 HIPERFACE 編碼器之間的價格差異是多少？

基于相同的訂貨數(shù)量，規(guī)格相當(dāng)?shù)木幋a器，HIPERFACE DSL 的價格約比 HIPERFACE 高 20％。

可以達到怎樣的安全等級（SIL 安全完整性/Pl 性能等級）？

如果遵守 HIPERFACE DSL 安全手冊（文檔8017596）中列出的所有規(guī)范，安全相關(guān)功能將適用于：

基于 EN62061 和 IEC 61508 的 SIL2 和基于 EN ISO 13849-1 的 Pl d

或者

基于 EN62061 和 IEC 61508 的 SIL3 和基于 EN ISO 13849-1 的 Pl e

具體的分類則取決于所使用的電機反饋系統(tǒng)。

安全功能的錯誤響應(yīng)速度是多少？

從編碼器到信號到應(yīng)用端的安全功能響應(yīng)時間 200μs。

定義 PFH 值（每小時失效次數(shù) Probability of Failure per Hour）的基礎(chǔ)條件是什么？

在 60°C 以下 / 電纜上的錯誤率為 1：100。

若要達到預(yù)期的 SIL/PI 等級，對機械接口會有怎樣的規(guī)定？

必須嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書進行安裝、使用等操作，并確保由有資格的工作人員完成。具體要求須參照 HIPERFACE DSL 的安全操作手冊。

對于 PELV 系統(tǒng)有沒有限制？

沒有。

有哪些過壓/欠壓限制需要注意？

額定電壓低于 6.8V 和超過12.2V 時都會出現(xiàn)錯誤信息，且不會主動關(guān)閉。

位置反饋的分辨率有多高？

位置值的分辨率取決于具體產(chǎn)品，請參閱相關(guān)伺服電機反饋的產(chǎn)品信息，如 SICK 的：

EKS/EKM36 可達 20 位/圈，以及 12 圈多圈

EFS/EFM50 可達 23 位/圈，以及12 圈多圈

安全反饋的分辨率是多少？

安全位置值（第 2 通道）的分辨率取決于產(chǎn)品。須參照相關(guān)的產(chǎn)品信息。

例如：EKS / EKM36 為 9 位

位置反饋值的延遲時間有多長？

100m 電纜的延遲時間為 10.5μs。

位置值的時間軸抖動有多大？

時間軸抖動 <100 ns ..

需要進行運行時間補償嗎？

不需要。IP-Core 會自動補償運行時間。

線性度（積分+微分）如何？

線性度取決于產(chǎn)品，可以參照相應(yīng)的電機反饋系統(tǒng)的產(chǎn)品信息。

例如：EKS / EKM36 +/- 100"（角秒）

速度分辨率有多高？

取決于所選電機反饋的控制器脈沖。

對于 20 位分辨率的 EKx36 和 15μs 的最小控制器脈沖，計算方法：

360°/ 20bit / 15μs = 22.8°/ s

1LSB = 22.88° / 秒或 3.8 rpm

是否有一個安全速度？

沒有。傳輸?shù)闹挥形恢弥怠?只能通過計算得出安全速度。

編碼器的最大可測量速度？

電機反饋系統(tǒng)的最大可測量轉(zhuǎn)速為：單圈 12,000rpm，多圈 9,000rpm。

如何讀取繞組溫度傳感器？

測溫電阻傳感器是數(shù)字式的，通過 DSL 輸出。阻值存儲在 IP-Core 中。因此，溫度可以通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)索引讀取。詳見產(chǎn)品手冊。

IP-Core 有哪些版本？

IP-Core 分為標(biāo)準(zhǔn)版本（非安全版本）、Altera、Xilinx FPGA 的安全版本。從安全角度來看，IP Core 是一個“黑色通道”。因此，所有 IP-Core 計算值都必須被視為“不安全”。對于 Altera 來說，可以使用加密的 VHDL 文件。對于 Xilinx 來說，則是 NGC-Core。

DSL 的 IP-Core 需要占用多少空間？

以 IP Core V1.06 為例：