广州市西克传感器有限公司产品推广部总监崔丽丽

HIPERFACE DSL伺服反馈接口是SICK提供的单电缆伺服解决方案，为多款编码器提供数字化技术平台。

作为世界知名的传感器生产厂商，德国SICK为用户提供了全线工业传感器产品，包括工业传感器系列、工业安全防护系统、运动控制传感器系列、识别与测量传感器系列及过程仪表传感器系列。德国SICK拥有很长的生产编码器的历史，SICK STEGMANN从1972年就开始研发制造编码器，而编码器技术一直是德国SICK的传统优势。早在1985年，SICK STEGMANN就推出了当时具有专利的同步串行接口——SSI接口，如今它已经成为了工业环境中周所周知的普遍标准。而1996年SICK STEGMANN推出的HIPERFACE伺服反馈接口，也已成为伺服驱动行业的普遍标准。现在，SICK提供的编码器产品包括增量型编码器、绝对值型编码器、拉线式编码器、直线编码器和伺服反馈编码器，这些运动控制传感器产品在各行业应用中各具特色。

在运动控制传感器领域，SICK一直不断推陈出新。如增量型编码器，SICK继2012年成功推出小旋风DBS36/50系列增量型编码器之后，又推出了大旋风DBS60系列增量型编码器。该系列编码器外径为58mm，安装尺寸紧凑、机械连接多种多样，并可提供TTL/HTL通用接口。其空心轴的孔径可达15mm，并可自由选配金属或绝缘轴套。此外，高达IP65的防护等级和长轴承间距设计，确保了此款编码器良好的坚固性和可靠性，即使在较高轴负载和振动的情况下依然能够保持其卓越的性能。DBS60系列编码器的分辨率最高可达每圈5000线，是各种工业应用环境的理想选择。目前这些来自德国SICK的运动控制传感器产品已广泛应用于国内的电动机驱动、机械制造、快速消费品、港口、物流、电梯及风力发电等领域。

在绝对值型编码器方面，SICK推出的AHS/AHM36 CANopen接口的绝对值型编码器荣获了2014欧洲红点（Reddot）设计大奖。借助其36mm的紧凑尺寸和特殊的可旋转插头/电缆，该系列编码器成为安装空间受限制的工作场合的选择。同时，此款编码器可提供带有盲孔轴或实心轴等各种不同型号，可以满足几乎任何领域的应用需求。AHS36/AHM36编码器尤其受到自动导航系统（AGV）、工业车辆和多用途运载车辆的青睐，也是包装机械、物流应用和机械建造等领域的首选设备。凭借-40℃的超低工作温度和高达IP66+IP67的防护等级，此系列编码器也成为众多用户在严酷环境条件中工作时的选择。而PROFIBUS接口的A3M60系列多圈绝对值编码器，采用先进的纯磁感应技术，防护等级高达IP67，抗振动抗冲击性能非常卓越，也极其适合于户外恶劣环境下的应用。

在众多高性能编码器中，EKS36/EKM36伺服反馈编码器被重点提及，这款编码器是基于SICK全新一代纯数字化技术平台HIPERFACE DSL的编码器产品，采用了SICK经过市场长期考验的36mm成熟外形设计，结构紧凑且坚固。单圈绝对值分辨率高达20位，采用机械齿轮结构的多圈圈数高达4096圈。编码器内置了外部温度传感输入接口和用于储存电动机的电子铭牌等数据的8k E2PROM存储空间，并符合IEC61508规定的SIL2安全等级。其中作为重要平台的HIPERFACE DSL伺服反馈接口是SICK提供的单电缆伺服解决方案，该通信协议在实现数字化的同时，将伺服反馈信号的传输减少到仅两芯，不仅如此，此两芯还可以被整合到电动机的动力电缆线中，保证稳定及可靠性。

同时，HIPERFACE DSL协议支持电子铭牌功能，可用于驱动器对电动机自动配置，如电动机参数、物料号和序列号等。尤其是在维护或者更换电动机时，帮助驱动器自动识别电动机的参数。不仅如此，HIPERFACE DSL协议设计还符合SIL3 (IEC 61508) 和 PLe (EN ISO 13849-1)的安全标准。

目前，对于伺服驱动厂商而言，通过复杂模数转换电路获取编码器位置数据或者额外的传感器输入已经无法满足需求。而在机械制造商看来，全数字化伺服反馈系统可帮助他们在原有的电缆连接和布线成本的基础上减少一半，保留下来的电缆连接与普通伺服电动机的动力电缆结构非常近似。电动机、控制器和系统制造商也将从中受益，因为伺服反馈系统的循环周期可以自动与驱动器的循环周期同步，尤其适合于高动态性能的伺服驱动系统。

作为采用了全数字化的HIPERFACE DSL协议，不再需要单独的编码器电缆。电动机旁也不再需要单独的编码器插座，借助单电缆伺服解决方案，可以帮助电动机制造厂商节省大量生产成本和装配成本。这意味着通过使用HIPERFACE DSL协议的产品，如单圈伺服反馈编码器EKS36，或者多圈伺服反馈编码器EKM36，整个伺服驱动系统的成本将大大减少。

对于机械设备的使用者而言，数字化的伺服反馈协议不仅有助于减少前期的设备采购投资，还可以助其在整个设备生命周期内产生经济效益。通过伺服反馈编码器可以记录一系列的电动机数据，作为HIPERFACE DSL状态监控功能的一部分，这些数据可以用作电动机诊断和维护目的。而这些状态监控并非仅能在设备旁实现，机器使用者也可以通过因特网或者局域网远程连接到设备的电动机上。远程诊断功能使得预防性诊断变得非常简单易行。在生产工程中，EKS36/EKM36伺服反馈编码器用于检测和记录多种的电机运行数据，如功耗、圈数、速度及温度等。这些参数有助于分析驱动和设备的现状及发展的预期。

针对伺服电动机小型化，低转动惯量、高动态响应和高转速的特点，SICK专为40mm电动机定制开发了特殊的机械结构设计，使得现有的EKS36/EKM36伺服反馈编码器能够完美贴合到凸缘直径为40mm的伺服电动机中。

在注重用户需求的同时，SICK也不忘融入创新理念，以引领行业趋势。如SICK的单电缆伺服反馈技术的HIPERFACE DSL系列编码器，可将多个电动机传感器信号，如电动机温度传感器、加速度传感器和制动器等，通过HIPERFACE DSL协议的传感器路由SENSOR-HUB功能传递给驱动器。这在不久的将来，必将成为引领伺服驱动技术发展的新趋势。

此外，在直接驱动应用领域，由于系统传动部件不再使用齿轮箱、丝杆或皮带轮等机械装置，这使得提高运动系统灵敏度与动态性能的同时，还能大幅降低能耗。并且由于没有易磨损部件，直接驱动系统的维护时间和成本都会显著降低。SICK的SEK90/SEK160/SEK260大孔径空心轴绝对值型编码器正是为了满足直接驱动系统的需求而量身定制的伺服反馈编码器，适合于各种大孔径扭矩电动机的直驱应用。

未来的伺服反馈编码器正朝着智能化且安全化的方向发展。伺服反馈编码器将不仅局限于传送电动机的速度，而将会有更多的功能。作为电动机与驱动器之间的桥梁，编码器除了负责反馈电动机的角度和位置，还可以通过纯数字的伺服反馈协议传输电动机的各种静态和动态参数。如电动机的电子铭牌、定子绕组的温度、转子加速度、编码器的供电电压和编码器的工作温度等。编码器还将具有更强大的诊断功能和更高的安全性能。通过预防性维护，可以避免意外的机器停机。编码器将能够自我诊断，实现快速有效的故障识别和排除，从而提高系统的稳定性。编码器将具有基于互联网的远程诊断功能，可以更为快速有效地准备维护工作。借助编码器提供的错误日志、状态监测功能和生命周期的柱状图，可以更加容易的分析故障。编码器作为运动控制的关键部件，借助其内部的冗余感应元件和传输协议中的冗余安全位置通道，也可以达到IEC61508规定的SIL2，甚至SIL3的安全等级。

随着工业应用环境的多样化及复杂化，用户对于编码器产品的性能要求，不再单一体现在追求分辨率和精度等常规指标上，更体现在对环境的适应性上。一方面，需要编码器提供更多附加功能，如电子铭牌、状态监控和远程诊断等。另一方面，对于编码器的信号接口、工作温度范围和抗振动性能和安全等级也提出了新的挑战。

运动控制系统的发展，不仅体现在从异步驱动向同步驱动的过渡，从增量型反馈向绝对值型反馈的过渡，更体现在信号传输协议从模拟量到数字化的演变。随着系统的集成化趋势日趋明显，自动化设备的生产厂商不再仅提供单一的运动控制器、驱动器或电动机等部件，而是更倾向于提供整套的集成化运动控制解决方案，从而更便于提高整体设备的系统性和安全性。另外，随着工业4.0智慧工厂概念的推进，基于网络的在线监控和诊断功能也将使得伺服驱动系统变得越来越智能，而这一切的发展都离不开作为运动控制的核心反馈部件——编码器技术的发展。而基于SICK全新一代纯数字化技术平台的HIPERFACE DSL系列的伺服反馈编码器，正是SICK引领行业潮流的代表作品。