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    作者簡(jiǎn)介：Bernd Appel,男，現(xiàn)任SICK公司全球運(yùn)動(dòng)控制傳感器事業(yè)部經(jīng)理，是HIPERFACE接口的核心設(shè)計(jì)者，擁有30年
伺服反饋編碼器產(chǎn)品研發(fā)、管理和大客戶銷售經(jīng)驗(yàn)。

    在當(dāng)今的現(xiàn)代化電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)于像位置檢測(cè)和速度監(jiān)控一類任務(wù)的功能性安全認(rèn)證扮演著愈來愈重要的角色。SICK公司的最新馬達(dá)反饋編碼器SKS36S和SKM36S是符合SIL2安全等級(jí)的最新產(chǎn)品，作為安全型產(chǎn)品以其在高動(dòng)態(tài)和高精度伺服控制系統(tǒng)中的優(yōu)異表現(xiàn)證實(shí)了其應(yīng)有的價(jià)值。

                  

              圖1 在包裝機(jī)械上，SKS36與SKM36提供了可靠的速度，旋轉(zhuǎn)方向和停機(jī)的安全監(jiān)測(cè)

    自動(dòng)化工廠車間與機(jī)械操作人員對(duì)于使用安全伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩點(diǎn)期望：操作便利，省時(shí)高效。這就意味著以安全為導(dǎo)向的設(shè)備檢修期監(jiān)控以及將設(shè)備運(yùn)行速度降低至安全水平凸現(xiàn)其重要性，尤其是調(diào)整或者停工檢修設(shè)備期間，安全性監(jiān)控能夠最大限度的避免完全停機(jī)從而節(jié)省大量用于重啟設(shè)備所花費(fèi)的時(shí)間。通常一個(gè)完整的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由伺服馬達(dá)，反饋編碼器和控制器組成。只有當(dāng)所有的分立部件被認(rèn)證為“安全”時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)才能被稱之為安全。當(dāng)今，通過選擇經(jīng)過安全認(rèn)證的部件來搭建整個(gè)安全系統(tǒng)系統(tǒng)已經(jīng)頗為常見。基于此，SICK公司提供的安全型馬達(dá)反饋編碼器SKM36S和SKS36S以其極高的電氣與機(jī)械性能的可靠性和出色的電磁兼容(EMC)性能表現(xiàn)，非常適用于組建安全伺服控制系統(tǒng)。

    1 Sine/cosine 馬達(dá)反饋編碼器符合 SIL2 and PL d標(biāo)準(zhǔn)

    作為現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)中的重要角色，伺服反饋編碼器提供包括換向信號(hào)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向，單圈或者多圈絕對(duì)位置值等用于數(shù)字伺服控制的關(guān)鍵信息。當(dāng)然，如需在一個(gè)安全導(dǎo)向的應(yīng)用環(huán)境中提供同樣的功能，SICK公司的SKS36S(每周128個(gè)正弦/余弦信號(hào))和多圈產(chǎn)品SKM36S(可計(jì)數(shù)達(dá)4096圈)則完全可以勝任。兩種產(chǎn)品均可應(yīng)用于要求符合SIL2安全等級(jí)的，遵循EN 62061和IEC 61508以及要求符合PL d 等級(jí)，遵循EN ISO13849-1的環(huán)境當(dāng)中。使用SICK公司的產(chǎn)品，以上安全指標(biāo)性能均可以可靠實(shí)現(xiàn)，包括安全失效系數(shù)(SFF)達(dá)到95%水平，(診斷范圍)DC達(dá)到90%水平。實(shí)際上，除了能夠可靠的保障有關(guān)速度，旋轉(zhuǎn)方向和檢修時(shí)間等關(guān)鍵的安全導(dǎo)向性功能之外，SICK的產(chǎn)品同樣能夠滿足更多由OEM工廠和系統(tǒng)集成商設(shè)定要求的額外功能。這些功能包括高達(dá)+125°C的環(huán)境使用溫度，滿足安裝在緊湊的伺服馬達(dá)上的小巧尺寸以及世界范圍伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)接口HIPERFACE®。使用HIPERFACE® 接口，無需同時(shí)使用額外的電纜，接口轉(zhuǎn)換模塊以及安全功能模塊。

    2 Mini碼盤技術(shù)造就業(yè)界最緊湊尺寸

    SICK公司的SKS36S與SKM36S安全伺服反饋編碼器產(chǎn)品具備非常緊湊的尺寸。他們的外徑只有區(qū)區(qū)36mm (無軸型外徑為37mm)，因此可以極大地節(jié)省安裝空間，可以說是業(yè)界安裝最為緊湊的安全型伺服反饋產(chǎn)品之一。這種獨(dú)特性來源于SICK公司首創(chuàng)的Mini碼盤技術(shù)-將直徑僅為2mm的碼盤安裝置旋轉(zhuǎn)軸的圓心位置同時(shí)外圍固定，可以滿足最高12000 rpm的最高工作轉(zhuǎn)速和很高的旋轉(zhuǎn)角加速度。同時(shí)，在傳統(tǒng)的編碼器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由碼盤，軸承以及旋轉(zhuǎn)軸三者不同心而導(dǎo)致的檢測(cè)誤差在SKS/SKM產(chǎn)品中不復(fù)存在。SICK公司特殊開發(fā)的光電掃描專用功能集成芯片系統(tǒng)掃描碼盤上的128刻線產(chǎn)生完整性很高的正弦和余弦信號(hào)，從而保證了高精度的解析需要。掃描光源由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的紅外LED提供，而光強(qiáng)度經(jīng)過適當(dāng)?shù)目刂朴靡岳匣蜏囟妊a(bǔ)償。

    3 HIPERFACE® : 友好集成性與安全導(dǎo)向性

    馬達(dá)反饋編碼器的信號(hào)由HIPERFACE®協(xié)議傳遞給驅(qū)動(dòng)器設(shè)備。如今，該接口協(xié)議已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛采用，并成為很受歡迎的業(yè)界市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。HIPERFACE®接口中的參數(shù)通道可在毫秒速度水平傳輸絕對(duì)位置值等關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息。而過程數(shù)據(jù)通道則直接輸出模擬的正弦和余弦信號(hào)，用于實(shí)時(shí)解析的速度和位置累加計(jì)算。過程數(shù)據(jù)通道是模擬的，可以高速輸出高分標(biāo)率的信號(hào)。從安全角度分析，過程數(shù)據(jù)通道的一個(gè)重要的特性就是能夠以最快可能的速度完成故障檢測(cè)和最短的反應(yīng)間隔。而HIPERFACE®被選擇成為安全性馬達(dá)反饋編碼器的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)正是基于此原因。

    4 安全診斷以及安全故障檢測(cè)

    用于信號(hào)評(píng)估的安全導(dǎo)向性需求，以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，編碼器的電氣和機(jī)械連接及其應(yīng)用能夠非常可靠的實(shí)現(xiàn)。基于以上的假設(shè)，IEC 61800-5-2描述了一系列可能由運(yùn)動(dòng)控制和位置反饋傳感器導(dǎo)致的問題。而SICK公司的SKS36S和SKM36S則可以非常可靠的檢測(cè)出風(fēng)險(xiǎn)，從而觸發(fā)有問題的驅(qū)動(dòng)設(shè)備停車。SKS36S和SKM36S通過檢測(cè)正余弦信號(hào)的基本直流電平并將其分別與最高和最低限值比較來進(jìn)行信號(hào)監(jiān)測(cè)。編碼器軸與馬達(dá)軸的機(jī)械連接以及編碼器定子與馬達(dá)安裝面的機(jī)械連接均可以被實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，無論馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)與否。例如，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到編碼器與馬達(dá)軸連接失效，也即正余弦信號(hào)停止輸出時(shí)，將觸發(fā)換向停止，從而使得驅(qū)動(dòng)器控制馬達(dá)按安全方向運(yùn)行。又如，當(dāng)編碼器碼盤松動(dòng)或輸出振蕩時(shí)，同樣可以通過檢測(cè)基本直流電平是否超出正常范圍來觸發(fā)安全事件。通過比較基本直流電平還可用于檢測(cè)反饋編碼器的供電電壓是否正常。

                        

            圖2 外置式 安全型多圈產(chǎn)品SKM36S和單圈產(chǎn)品 SKS36S同樣適用于作為設(shè)備主編碼器

    5 安全同樣意味著流程的“安全”

    安全標(biāo)準(zhǔn)所界定的諸多故障檢測(cè)與預(yù)防已經(jīng)成為SICK全系列伺服反饋編碼器尤其是安全型產(chǎn)品SKS36S和SKM36S的核心功能。當(dāng)然，安全并不僅僅意味著產(chǎn)品本身安全一個(gè)方面，更是對(duì)全生產(chǎn)流程和全產(chǎn)品生命周期的安全保證。有著60年工業(yè)安全工程經(jīng)驗(yàn)的SICK公司，生產(chǎn)的伺服反饋編碼器值得客戶的信任。不僅僅是SICK公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，整體系統(tǒng)和軟件解決方案能夠安全的消除操作危險(xiǎn)設(shè)備員工的風(fēng)險(xiǎn)并全面保障有效的事故預(yù)防措施和人員保護(hù)，SICK公司更是在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)，生產(chǎn)和銷售的流程中的每一步全面貫徹安全概念。例如，伺服反饋編碼器被定義為“安全”，這意味著每一個(gè)這樣的編碼器都有著可追溯而不可復(fù)制的獨(dú)特性，例如零部件組成，生產(chǎn)流程乃至所使用的測(cè)試流程均有可靠記錄。除了直接生產(chǎn)安全型產(chǎn)品之外，SICK公司更致力于安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)和安全認(rèn)證的服務(wù)方面的工作，從而確保機(jī)械制造商，系統(tǒng)集成商和最終用戶均能從持續(xù)的安全經(jīng)驗(yàn)中有所收益。

    因此，如果您需要檢測(cè)并評(píng)估設(shè)備停工期，調(diào)整或降低設(shè)備運(yùn)行速度從而保證并加強(qiáng)設(shè)備和流程的安全性， SICK公司的安全型SKS36和SKM36產(chǎn)品是您最好的選擇。