LTiDRiVES的驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)化技術(shù)業(yè)務(wù)部門預(yù)見了當(dāng)前多軸自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)使用單電纜技術(shù)的強(qiáng)勁需求。由于該公司在較早之前就已開始使用HIPERFACEDSL®，因此可以完美地將創(chuàng)新性的伺服反饋接口集成至其最新的SystemOneCM自動(dòng)化系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)重大的技術(shù)飛躍。

1、引言

單電纜技術(shù)是目前電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)中最為重要的課題之一。位于德國(guó)Lahnau小鎮(zhèn)的LTiDRiVES公司的產(chǎn)品管理經(jīng)理，碩士工程師JoachimAlbach對(duì)此表示贊同：“SICK公司的HIPERFACEDSL®已經(jīng)為市場(chǎng)帶來(lái)了革命性的變化。五年以后回顧過去時(shí)，我們會(huì)反問自己，以前為什么要用兩根電纜來(lái)連接電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。”許多國(guó)際市場(chǎng)調(diào)研和行業(yè)專家都支持了他的預(yù)測(cè)。例如，美國(guó)IHS信息咨詢公司在最近的研究報(bào)告中確認(rèn)，除了安全性外，單電纜技術(shù)也是驅(qū)動(dòng)技術(shù)的熱門發(fā)展趨勢(shì)。IHS公司的高級(jí)分析師MichelleFiggs指出，“在過去的兩年里，提供單電纜電機(jī)解決方案的伺服電機(jī)供應(yīng)商數(shù)量有了大幅提高”(1)。在德國(guó)和歐洲也同樣如此，行業(yè)專家確信未來(lái)將屬于全數(shù)字化伺服反饋協(xié)議，“因?yàn)樾滦虷IPERFACEDSL®接口不但節(jié)約成本和空間，還確保最高的投資安全和設(shè)備安全。”(2)

但是為什么會(huì)是這樣呢？我們一起來(lái)看看發(fā)展趨勢(shì)背后的技術(shù)！HIPERFACEDSL®是第一種全數(shù)字化接口，僅需兩芯電纜即就實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、故障安全的數(shù)據(jù)傳輸。此外，HIPERFACEDSL®可集成在電機(jī)的動(dòng)力電纜中，僅通過一根電纜可同時(shí)傳輸動(dòng)力和數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，通訊信號(hào)被調(diào)到伺服反饋系統(tǒng)的供電電壓水平（例如SICKEKS36單圈伺服反饋編碼器或EKM36多圈伺服反饋編碼器）。除了專用電纜屏蔽，特殊處理過程和脈沖變壓器的使用確保了編碼器信號(hào)的無(wú)故障傳輸以及與電機(jī)動(dòng)力電纜故障解耦。“配備伺服反饋系統(tǒng)和HIPERFACEDSL®的電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外觀非常獨(dú)特，僅有一個(gè)電機(jī)連接器和一根電機(jī)電纜，”JoachimAlbach在提到其公司的SystemOneCM多軸自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)說道。

2、LTi在集成度上持續(xù)改進(jìn)

2013年4月1日，擁有約900名員工的LTi集團(tuán)被Körber集團(tuán)收購(gòu)。Körber集團(tuán)旗下有約50家科技公司，是煙草、生活用紙、自動(dòng)化、廠內(nèi)物流、郵件、機(jī)床和藥品包裝系統(tǒng)領(lǐng)域的全球市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。

LTi集團(tuán)總部位于德國(guó)的Lahnau小鎮(zhèn)，共有三個(gè)業(yè)務(wù)部門：能源技術(shù)、傳感器技術(shù)，以及驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)化技術(shù)（即LTiDRiVES）。LTiDRiVES擁有全面、互補(bǔ)的模塊化系列產(chǎn)品和服務(wù)，其強(qiáng)項(xiàng)之一是在諸多行業(yè)中被用作驅(qū)動(dòng)解決方案的多軸自動(dòng)化系統(tǒng)。“客戶日益期望自動(dòng)化系統(tǒng)不但具備卓越的動(dòng)態(tài)特性和精度，同時(shí)還具有最佳的緊湊性、簡(jiǎn)潔性、安全性和成本效益，”JoachimAlbach在列舉自動(dòng)化系統(tǒng)未來(lái)創(chuàng)新和進(jìn)一步發(fā)展所必須具備的重要特征時(shí)說道。

因此，更高的性能、更小的空間要求和最佳的成本效益構(gòu)成了SystemOneCM研發(fā)的基本技術(shù)要求。“實(shí)現(xiàn)這一組合的關(guān)鍵是提高電路和組件級(jí)別的集成度，”JoachimAlbach回憶說，“最終結(jié)果是，配備三軸控制器的自動(dòng)化系統(tǒng)在同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)最為緊湊，該系統(tǒng)對(duì)控制柜內(nèi)的空間需求降低了30%到40%，并且由于采用單電纜技術(shù)，更易于安裝。”然而，在實(shí)現(xiàn)這些超越的同時(shí)，系統(tǒng)性能并未受到影響：“SystemOneCM可輕易完成最高每分鐘8500次的高速定位任務(wù)，并且運(yùn)動(dòng)精度優(yōu)于微米級(jí)，”JoachimAlbach解釋說。

3、HIPERFACEDSL使編碼器與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接更容易

SystemOneCM自動(dòng)化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高集成度和高性能空間比的關(guān)鍵因素之一是采用了HIPERFACEDSL®單電纜技術(shù)，從而完全無(wú)需編碼器電纜，更易于安裝。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化安裝，LTi還在SystemOneCM中使用了專門的驅(qū)動(dòng)連接器用于動(dòng)力和信號(hào)連接，這也確保了更好的信號(hào)屏蔽。HIPERFACEDSL®接口還使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)控制器電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。“數(shù)字化技術(shù)非常易于集成，并且隨著技術(shù)發(fā)展會(huì)變得越來(lái)越小。”JoachimAlbach說道，“未來(lái)的系統(tǒng)會(huì)更具成本效益，因?yàn)橐郧八枰姆蛛x的編碼器接口、編碼器電纜和電機(jī)連接器現(xiàn)在都不再需要了。”

4、單電纜技術(shù)作為戰(zhàn)略創(chuàng)新項(xiàng)目

自2011年SICK首次向市場(chǎng)推出HIPERFACEDSL®以來(lái)，全數(shù)字化接口已逐漸成為市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。LTi認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)創(chuàng)新的好處，并成立了相應(yīng)的內(nèi)部基礎(chǔ)研究項(xiàng)目。“該項(xiàng)目的目標(biāo)包括獲取經(jīng)驗(yàn)、明確邊界條件，以及推測(cè)技術(shù)需求，例如屏蔽或信號(hào)電平轉(zhuǎn)換等。”JoachimAlbach回憶說，“SICK在項(xiàng)目的所有階段都為我們提供了全面的系統(tǒng)支持和幫助。”總體而言，該項(xiàng)目為L(zhǎng)Ti提供了重要信息，并隨后應(yīng)用在SystemOneCM的研發(fā)中。在此期間，市場(chǎng)有了其他動(dòng)態(tài)：“例如，我們第一種使用單電纜技術(shù)的ServoOnejunior伺服驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)解決方案，一經(jīng)推出就立即引起客戶的強(qiáng)烈興趣。”JoachimAlbach說道，“這讓我們意識(shí)到單電纜技術(shù)在諸多應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。”

5、“創(chuàng)新的魅力”引發(fā)來(lái)自不同領(lǐng)域的需求

客戶對(duì)HIPERFACEDSL®感興趣的原因多種多樣，其中，連接器、電纜成本減少一半左右固然關(guān)鍵，但也可能包括JoachimAlbach所形容的“創(chuàng)新的魅力”等。例如，機(jī)器人制造商對(duì)單電纜技術(shù)感興趣的原因是該技術(shù)能夠簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)部件的布線，并且可替代機(jī)器人底座中用于收集所有編碼器信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)編碼器箱。還有一方面考慮就是機(jī)器人的實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)。“用于布線的空間通常都十分有限。”JoachimAlbach說道，“因此如果僅需在狹小開孔中穿過一根電纜，對(duì)布線十分有利。在其他行業(yè)中，伺服的布線也可能非常困難。例如真空技術(shù)應(yīng)用也會(huì)面對(duì)這一問題；同樣在不銹鋼外殼上預(yù)留電纜接口也是如此。在這兩種情況中，費(fèi)用和可用性風(fēng)險(xiǎn)都隨電纜數(shù)量增加而上升。而單電纜技術(shù)能夠?qū)⒔涌跀?shù)量降到最低。”

6、數(shù)字化接口提高可用性

其他客戶主要關(guān)心的還是系統(tǒng)的可用性。在帶活動(dòng)軸的應(yīng)用，如機(jī)床或搬運(yùn)系統(tǒng)中，電纜破損是最常見的故障原因之一。電纜越少，故障可能性就越低，該原則普遍適用于運(yùn)動(dòng)電纜。當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)境中時(shí)，可用性問題將更加突出。“這個(gè)問題越來(lái)越受到關(guān)注，特別是考慮到機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間通常為數(shù)年時(shí)。”JoachimAlbach贊同道。HIPERFACEDSL®能夠使用伺服反饋系統(tǒng)記錄許多種電機(jī)數(shù)據(jù)，如運(yùn)行小時(shí)數(shù)、電機(jī)溫度、電流消耗、轉(zhuǎn)數(shù)、速度，以及這些參數(shù)的任何變化。這些信息作為連續(xù)/永久性狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一部分，可用于診斷或預(yù)防性維護(hù)。反之，這些信息也可用于推斷驅(qū)動(dòng)器和設(shè)備條件的狀態(tài)及未來(lái)發(fā)展。對(duì)于用戶而言，這有兩大優(yōu)勢(shì)。第一是設(shè)備保護(hù)，用戶可利用快速響應(yīng)的安全系統(tǒng)（例如急停開關(guān)）來(lái)避免代價(jià)高昂的二次故障。第二是最優(yōu)化設(shè)備效率，從而獲得最大可能的生產(chǎn)可用性和產(chǎn)能。這一優(yōu)勢(shì)同樣還帶來(lái)了巨大的運(yùn)營(yíng)成本節(jié)約潛力，因?yàn)殛P(guān)鍵的設(shè)備元件無(wú)需進(jìn)行預(yù)防性檢查和更換；相反，它們的使用壽命將得到完全利用，因?yàn)楣δ芡旰玫脑氖Ｓ鄩勖粫?huì)遭致?lián)p失。“因此，越來(lái)越多來(lái)自完全不同行業(yè)的客戶都主動(dòng)要求采用單電纜解決方案，也就不足為怪了。”JoachimAlbach說道。他們選擇LTi是非常正確的：SystemOneCM系統(tǒng)是完整的即用型設(shè)備，包含電機(jī)、編碼器、電纜、驅(qū)動(dòng)器、控制器和開關(guān)電源，可立即投入使用。

7、HIPERFACEDSL®指出了方向

電纜方面的變化顯著改善了LTi多軸自動(dòng)化系統(tǒng)。HIPERFACEDSL®單電纜技術(shù)在SystemOneCM系統(tǒng)達(dá)到的高集成度中起到了非常重要的作用。只要關(guān)注到機(jī)器制造商和最終用戶，就會(huì)有越來(lái)越多的證據(jù)表明該接口技術(shù)是電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)的未來(lái)——尤其是部件供應(yīng)商，如電纜供應(yīng)商或電纜拖鏈制造商等，正在迎合這一市場(chǎng)發(fā)展方向開發(fā)更多合適的產(chǎn)品。