伺服電機的單線(xiàn)鏈接技術(shù)圖文解析。

      1.伺服系統是使物體位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠隨輸入目標的任意變化的自動(dòng)控制系統。
      2.交流伺服電機也是無(wú)刷電機，目前運動(dòng)控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。
      3.伺服電機內部的轉子是永磁鐵，伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線(xiàn)數)。

      傳統的伺服電機通常會(huì )有2個(gè)或2個(gè)以上的電氣連接端口，一個(gè)是動(dòng)力電源，另一個(gè)為信號反饋，有的可能還會(huì )有一個(gè)單獨的接口用于抱閘控制。

      一般機器制造商和設備用戶(hù)是比較愿意用只有一個(gè)電氣端口的伺服電機，因為這樣，伺服驅動(dòng)器和電機之間就只需要使用一根線(xiàn)纜連接。但同時(shí)，他們也有會(huì )有所顧慮...

      設備用戶(hù)愿意接受單線(xiàn)借口，是因為看到了線(xiàn)纜減少將帶來(lái)的設備制造、使用、維護總體成本的優(yōu)化。但同時(shí)也擔心單電纜伺服產(chǎn)品應用到實(shí)際生產(chǎn)設備中時(shí)，是否可靠?因為傳統的伺服反饋技術(shù)，并不能很好的支持將伺服電機的電源動(dòng)力和反饋信號整合在一根電纜中。

      傳統的伺服電機在反饋技術(shù)中采用的多為非數字式的信號傳輸方式。但復雜的信號編碼接口需要占用較多的線(xiàn)纜芯數，如：Hiperface Stegmann 和 EnDat 2.1，僅數據線(xiàn)就需要 6 至8 芯，加上編碼器電源和溫控，需要用到超過(guò) 10 芯以上的反饋線(xiàn)纜。
      同時(shí)，傳統伺服電機的抗干擾能力相對較弱，所以需要在反饋傳輸線(xiàn)路上采取足夠的信號保護措施，防止因電機數據反饋錯誤而造成的設備故障，所以這讓伺服電纜的制造工藝變得極為復雜。
      因此，在以往的運控設備系統中，為了確保設備運控系統穩定可靠的性能，即使是使用品質(zhì)出眾的伺服電纜，在系統集成時(shí)都需要非常嚴格的按照要求將伺服電機的動(dòng)力和反饋線(xiàn)纜分開(kāi)隔離敷設，更何況是把這兩種完全不同類(lèi)型的線(xiàn)路整合在一根電纜里面呢?
      不過(guò)經(jīng)過(guò)近幾年數字式伺服反饋技術(shù)的發(fā)展，一大批基于此項技術(shù)的單電纜伺服產(chǎn)品，如伺服電機、電纜、接插件......的面市和普及，刷新了我們對伺服電機電氣連接技術(shù)的認知。
      前面我們說(shuō)到，當伺服電機采用純數字式反饋作為其信號輸出方式，由電機到驅動(dòng)器的數據反饋不再是多通道的并行傳輸，而是變成了單通道的串行通訊，因此其線(xiàn)纜連接只需使用兩芯數字通訊線(xiàn);
      但如果能夠將動(dòng)力線(xiàn)通信 ( Power Line Communication)技術(shù)應用在伺服反饋上，將數字化的伺服反饋數據疊加在編碼器電源線(xiàn)路上，就能夠省去反饋信號傳輸對特定的通訊線(xiàn)纜的需要，將伺服反饋接口簡(jiǎn)化到只有兩芯。
      此外，數字信號在傳輸時(shí)具有比較好的抗干擾能力。采用差分方式進(jìn)行數字信號的傳輸，能進(jìn)一步提升信號線(xiàn)路的抗干擾性能，再通過(guò)調制解調技術(shù)對數字信號進(jìn)行解析，能夠糾正其在長(cháng)距離傳輸過(guò)程中因干擾或衰減而產(chǎn)生的錯誤。這些都在很大程度上提升了數字化伺服反饋的抗干擾性能。
      數字化高速通訊技術(shù)帶來(lái)的伺服反饋接口的簡(jiǎn)化和信號抗干擾能力的提升，也降低了運控設備系統對伺服反饋線(xiàn)纜的技術(shù)工藝要求和制造難度。
      “伺服電機的單電纜連接”概念在剛提出的時(shí)候，并未引起業(yè)內人士太多的注意，因為傳統的伺服電機一直以來(lái)都是需要使用動(dòng)力電源和反饋信號兩根不同的線(xiàn)纜連接的。
      但簡(jiǎn)單了解一下單電纜連接技術(shù)的基本原理，以及伺服產(chǎn)品廠(chǎng)商和用戶(hù)的日常生產(chǎn)工作流程，可以發(fā)現用戶(hù)們其實(shí)非常希望看到設備系統中伺服驅動(dòng)器和電機之間線(xiàn)纜連接數量的減少;而廠(chǎng)商們則更關(guān)心采用僅有兩芯的伺服反饋接口以后，驅動(dòng)和電機產(chǎn)品在結構上的簡(jiǎn)化。
      單電纜技術(shù)的價(jià)值是顯而易見(jiàn)的，能夠幫助伺服系統減少至少一半以上的線(xiàn)纜數量和種類(lèi)，帶來(lái)成本優(yōu)勢。
      機器制造商將因此節省大量與伺服線(xiàn)纜相關(guān)的應用成本，包括電纜橋架、線(xiàn)槽和電氣柜...等硬件成本，線(xiàn)纜敷設、接線(xiàn)、布線(xiàn)...等工程實(shí)施成本，以及庫存、備件...等方面的物料供應和管理的物流成本;而機器設備的用戶(hù)，也將有機會(huì )使用到結構更加簡(jiǎn)潔輕便、采購和應用成本更加優(yōu)化的運控機械設備。
      但仍需引起注釋的是，如果伺服驅動(dòng)器與電機之間的線(xiàn)纜通過(guò)整合簡(jiǎn)化到只剩一根，這也會(huì )大大降低系統集成過(guò)程中與線(xiàn)纜敷設和連接相關(guān)的工程實(shí)施難度和出錯概率。
      如：將同一臺伺服電機的線(xiàn)纜接到不同的驅動(dòng)器上的錯誤肯定是不可能出現的了，同時(shí)布線(xiàn)和接線(xiàn)的排查也會(huì )變得極為簡(jiǎn)單;系統集成時(shí)也無(wú)需再考慮動(dòng)力與反饋線(xiàn)纜分離或隔離敷設，因為伺服反饋的抗干擾問(wèn)題已經(jīng)在產(chǎn)品技術(shù)層面上解決了，運控設備的穩定性也因此得以提升...
      采用單電纜技術(shù)，能夠幫助用戶(hù)提升設備整體性?xún)r(jià)比和系統集成應用體驗，同時(shí)還能夠讓他們在幾乎不增加任何硬件成本的情況家從這項技術(shù)本身直接獲益。如：因為簡(jiǎn)化了反饋信號端口、沒(méi)有 了電機側反饋端口、無(wú)需驅動(dòng)器側的模數轉換模塊，伺服驅動(dòng)和電機產(chǎn)品的成本將因此優(yōu)化，同時(shí)產(chǎn)品結構也變得更加緊湊輕便。
      德國西克SICK一直致力于反饋接口技術(shù)的創(chuàng )新。1985年，SICK STEGMANN發(fā)明的SSI接口，設立了沿用至今的工業(yè)通信標準。1996年，SICK開(kāi)發(fā)的 HIPERFACE 接口，實(shí)現了伺服驅動(dòng)系統的性能飛躍。2011年， SICK再次引領(lǐng)潮流，推出了HIPERFACE DSL 接口，開(kāi)創(chuàng )了單電纜伺服系統。
      對于機械制造商而言，采用 HIPERFACE DSL 協(xié)議的伺服驅動(dòng)不僅減少了一半的電纜連接和布線(xiàn)成本，也同時(shí)降低了電纜故障的風(fēng)險。
      對于最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)，機械設備的體積可以做到更小、重量做到更輕。同時(shí)數字化的傳輸還可以實(shí)現設備的狀態(tài)監控——通過(guò)遠程診斷識別和消除故障，通過(guò)預防性維護可以避免意外停機造成的損失。
      對于伺服驅動(dòng)廠(chǎng)商而言，HIPERFACE DSL 協(xié)議的電子銘牌功能，可用于驅動(dòng)器對電機參數的自動(dòng)識別，尤其是在維護時(shí)，可以直接更換電機，而無(wú)須調試。
      目前全球已經(jīng)裝機運行的單電纜伺服驅動(dòng)電機系統有幾十萬(wàn)套，分別來(lái)自不同廠(chǎng)家。盡管這個(gè)數字與整個(gè)運控設備市場(chǎng)相比仍然只是很少一部分，但我們已經(jīng)能夠看到越來(lái)越多的用戶(hù)開(kāi)始在設備中使用基于數字化反饋技術(shù)的單電纜伺服產(chǎn)品了，同時(shí)越來(lái)越多的產(chǎn)品廠(chǎng)商也已經(jīng)將此項技術(shù)納入其下一代電機和驅動(dòng)產(chǎn)品的規劃之中。

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