1.引言

HIPERFACEDSL®（數(shù)字伺服鏈路）代表了電機/驅動器通信演化過程中的數(shù)字化時代。該接口只需要非常少的連接電纜，因為在電機反饋過程中直接通過電機電纜就可以實現(xiàn)故障安全的數(shù)據(jù)傳輸過程–這在該領域尚屬首次。通信數(shù)據(jù)會被調制到伺服反饋編碼器的電源電壓上：比如EKS36單圈型或者EKM36多圈型伺服反饋編碼器。此外，甚至還可以通過數(shù)字電機反饋協(xié)議傳送其他傳感器（比如繞組溫度傳感器）的數(shù)據(jù)。帶有電機編碼器和集成HIPERFACEDSL®接口的電驅動系統(tǒng)在外觀上非常與眾不同，整個系統(tǒng)只有一個設備插頭。

2.大幅降低成本并減少安裝工作

.該設計使得所有系統(tǒng)只需要一根最長100米的電機電纜。鑒于編碼器電纜套件及其相應的安裝工作都不再需要，因此實際上可以將機械工程師必須完成的布線工作量減少一半。根據(jù)使用HIPERFACEDSL®接口伺服反饋編碼器（比如西克EKS36單圈型或EKM36多圈型伺服反饋編碼器）的機器上所使用的驅動器數(shù)量，為機械工程師提供的整個驅動系統(tǒng)會便宜的多。不再需要的部件當然就不會再占用空間了，這一優(yōu)勢的影響不只在于機器制造商的原料儲備，更在于機器本身，因為能源傳送鏈所需空間更小，而電纜支架也可以做得更小。此外，還可以大大減少電纜封蓋和電纜在控制柜中所需要的空間，從而可以使用更小和更便宜的控制柜。

3.節(jié)能和減小尺寸的新機遇

有賴于插頭、電纜和外設硬件的減少，伺服驅動器的尺寸也在不斷減小。在驅動器必須作為動態(tài)過程的一部分而運動的應用中，這一點至關重要，在這種情況下，更小的尺寸和更輕的重量就意味著機器人等設備只需要花費更少的動能。不僅如此，這些動態(tài)應用和靜態(tài)應用一樣，還能為機械工程師提供另一個優(yōu)勢：在不降低機器額定功率的前提下減小驅動器的尺寸。在有些應用中，伺服驅動器的尺寸可以比其他應用中更小，這也使得有些行業(yè)所使用的機器越來越緊湊，它們在終端用戶現(xiàn)場安裝時非常節(jié)省空間，即使在非常小的區(qū)域內也沒有關系。一般來說，功率等級越低的驅動器其價格越有優(yōu)勢–這肯定能使機器制造商的設計師和財務人員都喜笑顏開。

4.通過最大限度減少故障風險以及提供狀態(tài)監(jiān)控功能從而提高可用性

HIPERFACE®接口從混合型（模擬/數(shù)字）演化到純數(shù)字型HIPERFACEDSL®之后，最大程度地減少了變頻器和伺服反饋編碼器之間所需的連接電纜。與之相對應，所需要的安裝工作也更少，從而可以減少潛在故障源并大幅降低出現(xiàn)技術問題的風險（即便僅從統(tǒng)計學角度來看也是如此）。而這也是HIPERFACEDSL®能夠提高機器可用性的原因之一。機械工程師可以在伺服驅動器以及機器周圍區(qū)域為他們的客戶開發(fā)和提供定制的狀態(tài)監(jiān)控功能。除了數(shù)字信號傳輸之外，還可以采用E²PROM作為電子型號標簽，EKS36和EKM36等伺服反饋編碼器可以用它實現(xiàn)驅動器自動參數(shù)化。電機規(guī)格、序列號、物件編號以及其他有助于快速檢修或更換的數(shù)據(jù)都可以存儲到這里，并用于對驅動器進行自動調節(jié)以使其適應電機參數(shù)。對于機械工程師來說，能夠在機器的整個運行期間（通常是數(shù)年）通過伺服反饋編碼器對多項電機數(shù)據(jù)進行記錄，并將這些數(shù)據(jù)用于診斷和預防性維護（作為通過HIPERFACEDSL®進行連續(xù)狀態(tài)監(jiān)控的一部分），這是非常具有吸引力的。不僅可以在現(xiàn)場直接在機器上實現(xiàn)上述目的，而且用戶使用DSL診斷工具PGT-11-S并通過網(wǎng)絡接口進行數(shù)據(jù)傳輸，可以隨時對機器進行遠程訪問（直至電機軸）。通過諸如壽命周期柱狀圖等功能，這種遠程診斷選項可以為預防性維護提供豐富的遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)。在運行期間，伺服反饋編碼器會記錄并測量多項物理參數(shù)信息，包括功耗、圈數(shù)、轉速、溫度以及這些參數(shù)的所有變化。然后，可以從這些參數(shù)中獲取驅動器和機器的狀態(tài)和預期發(fā)展方向。狀態(tài)監(jiān)控使得機器制造商可以實現(xiàn)兩個目標，第一個目標就是機器保護，使用諸如急停開關等快速響應安全系統(tǒng)以避免出現(xiàn)代價高昂的二次故障。與傳感器數(shù)據(jù)分析相結合，還可以分析出破壞性因素以及損壞原因。狀態(tài)監(jiān)控的第二個目標是對機器效率進行優(yōu)化，從而可以達到最大的產(chǎn)品可用性。連續(xù)狀態(tài)監(jiān)控對于節(jié)省運行成本而言具有極大的潛力，因為關鍵的機器元件不需要進行預防性檢查和更換；而且可以完全利用其整個壽命周期，而不會浪費仍然能夠正常工作的部件。同時，驅動器的狀態(tài)信息也是形成必要維護措施的基礎，以與生產(chǎn)進度或計劃的機器停工期等因素相配合。

5.面向未來的集成SIL安全性和先進技術

HIPERFACEDSL®是一種面向未來的通信標準。這就意味著，在安全性方面，通過HIPERFACEDSL®進行數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過相應認證，最高可達SIL3（IEC61508標準）或e（ENISO13849-1標準）級性能等級。SICK的EKS36和EKM36伺服反饋編碼器就是能夠達到SIL2或d級性能水平的伺服反饋編碼器，可確保數(shù)字式電機/編碼器接口原則上能夠用在安全應用中。在安全功能和滿足機器指令及相關標準的規(guī)格要求方面，機械工程師可以獲得與他們的終端用戶（機器運營商）相同的安全性水平。如圖1所示。

圖1

一般來講，HIPERFACEDSL®為機械工程師提供了讓他們爭相選用的機會：通過新接口技術及相應的優(yōu)勢在競爭中脫穎而出，并為現(xiàn)今的客戶提供更大的附加值–這些需要以后會越來越多。此外，這還意味著升級到HIPERFACEDSL®將是一種安全的投資。

6.HIPERFACEDSL®：致力于綠色驅動和機器技術

在過去數(shù)年甚至數(shù)十年間，能效都是能夠在驅動技術領域提供極佳創(chuàng)新潛能的一個領域，因為電機和驅動器消耗了工業(yè)應用中的絕大多數(shù)能量：它們占到總消耗的66%，相當于超過151TWh（德國）或656TWh（歐洲）。ZVEI（德國電子電氣制造商協(xié)會）的研究表明，僅在德國，驅動技術的能耗就有減少22TWh（大約15%）的空間。這個節(jié)能量足夠為超過550萬戶居民供電、減少12500000噸二氧化碳或者從電網(wǎng)上削減數(shù)個發(fā)電廠，而這些數(shù)據(jù)也都是僅在德國就能夠達到的。在這樣的背景下，HIPERFACEDSL®技術真正能夠有助于創(chuàng)造出綠色驅動和機器技術。鑒于其需要的插頭和電纜材料更少，因此具有銅消耗量更少的優(yōu)勢。不僅驅動器尺寸的減小能夠節(jié)能，伺服驅動器的重量和尺寸也會相應減小，也就是說只需要更少的動能就能使它們運動。狀態(tài)監(jiān)控還有助于實現(xiàn)優(yōu)異的可持續(xù)性，對過程和機器同時進行監(jiān)控不僅可以為附近的人、機器和環(huán)境提供最大限度的保護，而且還能充分利用部件的整個壽命周期。HIPERFACEDSL®理念能夠滿足未來需求的事實意味著現(xiàn)在就可以利用明日的技術，而且可以通過傳感器技術的進展避免資源浪費，HIPERFACEDSL®還推動了從異步電機到更高能效同步電機的演進趨勢。如圖2所示。

圖2

總的來說，采用HIPERFACEDSL®接口的電動伺服驅動系統(tǒng)為那些選擇創(chuàng)新戰(zhàn)略的機械工程師提供了廣泛的優(yōu)勢和機會。