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    作者簡介：Bernd Appel,男，現任SICK公司全球運動控制傳感器事業部經理，是HIPERFACE接口的核心設計者，擁有30年
伺服反饋編碼器產品研發、管理和大客戶銷售經驗。

    在當今的現代化電氣驅動系統中，對于像位置檢測和速度監控一類任務的功能性安全認證扮演著愈來愈重要的角色。SICK公司的最新馬達反饋編碼器SKS36S和SKM36S是符合SIL2安全等級的最新產品，作為安全型產品以其在高動態和高精度伺服控制系統中的優異表現證實了其應有的價值。

                  

              圖1 在包裝機械上，SKS36與SKM36提供了可靠的速度，旋轉方向和停機的安全監測

    自動化工廠車間與機械操作人員對于使用安全伺服驅動系統有兩點期望：操作便利，省時高效。這就意味著以安全為導向的設備檢修期監控以及將設備運行速度降低至安全水平凸現其重要性，尤其是調整或者停工檢修設備期間，安全性監控能夠最大限度的避免完全停機從而節省大量用于重啟設備所花費的時間。通常一個完整的伺服驅動系統由伺服馬達，反饋編碼器和控制器組成。只有當所有的分立部件被認證為“安全”時，整個系統才能被稱之為安全。當今，通過選擇經過安全認證的部件來搭建整個安全系統系統已經頗為常見。基于此，SICK公司提供的安全型馬達反饋編碼器SKM36S和SKS36S以其極高的電氣與機械性能的可靠性和出色的電磁兼容(EMC)性能表現，非常適用于組建安全伺服控制系統。

    1 Sine/cosine 馬達反饋編碼器符合 SIL2 and PL d標準

    作為現代伺服控制系統中的重要角色，伺服反饋編碼器提供包括換向信號，馬達旋轉方向，單圈或者多圈絕對位置值等用于數字伺服控制的關鍵信息。當然，如需在一個安全導向的應用環境中提供同樣的功能，SICK公司的SKS36S(每周128個正弦/余弦信號)和多圈產品SKM36S(可計數達4096圈)則完全可以勝任。兩種產品均可應用于要求符合SIL2安全等級的，遵循EN 62061和IEC 61508以及要求符合PL d 等級，遵循EN ISO13849-1的環境當中。使用SICK公司的產品，以上安全指標性能均可以可靠實現，包括安全失效系數(SFF)達到95%水平，(診斷范圍)DC達到90%水平。實際上，除了能夠可靠的保障有關速度，旋轉方向和檢修時間等關鍵的安全導向性功能之外，SICK的產品同樣能夠滿足更多由OEM工廠和系統集成商設定要求的額外功能。這些功能包括高達+125°C的環境使用溫度，滿足安裝在緊湊的伺服馬達上的小巧尺寸以及世界范圍伺服驅動領域內廣泛接受的標準接口HIPERFACE®。使用HIPERFACE® 接口，無需同時使用額外的電纜，接口轉換模塊以及安全功能模塊。

    2 Mini碼盤技術造就業界最緊湊尺寸

    SICK公司的SKS36S與SKM36S安全伺服反饋編碼器產品具備非常緊湊的尺寸。他們的外徑只有區區36mm (無軸型外徑為37mm)，因此可以極大地節省安裝空間，可以說是業界安裝最為緊湊的安全型伺服反饋產品之一。這種獨特性來源于SICK公司首創的Mini碼盤技術-將直徑僅為2mm的碼盤安裝置旋轉軸的圓心位置同時外圍固定，可以滿足最高12000 rpm的最高工作轉速和很高的旋轉角加速度。同時，在傳統的編碼器結構設計中，由碼盤，軸承以及旋轉軸三者不同心而導致的檢測誤差在SKS/SKM產品中不復存在。SICK公司特殊開發的光電掃描專用功能集成芯片系統掃描碼盤上的128刻線產生完整性很高的正弦和余弦信號，從而保證了高精度的解析需要。掃描光源由安裝在旋轉軸上的紅外LED提供，而光強度經過適當的控制用以老化和溫度補償。

    3 HIPERFACE® : 友好集成性與安全導向性

    馬達反饋編碼器的信號由HIPERFACE®協議傳遞給驅動器設備。如今，該接口協議已經在世界范圍內被廣泛采用，并成為很受歡迎的業界市場標準。HIPERFACE®接口中的參數通道可在毫秒速度水平傳輸絕對位置值等關鍵數據信息。而過程數據通道則直接輸出模擬的正弦和余弦信號，用于實時解析的速度和位置累加計算。過程數據通道是模擬的，可以高速輸出高分標率的信號。從安全角度分析，過程數據通道的一個重要的特性就是能夠以最快可能的速度完成故障檢測和最短的反應間隔。而HIPERFACE®被選擇成為安全性馬達反饋編碼器的協議標準正是基于此原因。

    4 安全診斷以及安全故障檢測

    用于信號評估的安全導向性需求，以及驅動系統，編碼器的電氣和機械連接及其應用能夠非常可靠的實現。基于以上的假設，IEC 61800-5-2描述了一系列可能由運動控制和位置反饋傳感器導致的問題。而SICK公司的SKS36S和SKM36S則可以非常可靠的檢測出風險，從而觸發有問題的驅動設備停車。SKS36S和SKM36S通過檢測正余弦信號的基本直流電平并將其分別與最高和最低限值比較來進行信號監測。編碼器軸與馬達軸的機械連接以及編碼器定子與馬達安裝面的機械連接均可以被實時連續監測，無論馬達運轉與否。例如，當系統監測到編碼器與馬達軸連接失效，也即正余弦信號停止輸出時，將觸發換向停止，從而使得驅動器控制馬達按安全方向運行。又如，當編碼器碼盤松動或輸出振蕩時，同樣可以通過檢測基本直流電平是否超出正常范圍來觸發安全事件。通過比較基本直流電平還可用于檢測反饋編碼器的供電電壓是否正常。

                        

            圖2 外置式 安全型多圈產品SKM36S和單圈產品 SKS36S同樣適用于作為設備主編碼器

    5 安全同樣意味著流程的“安全”

    安全標準所界定的諸多故障檢測與預防已經成為SICK全系列伺服反饋編碼器尤其是安全型產品SKS36S和SKM36S的核心功能。當然，安全并不僅僅意味著產品本身安全一個方面，更是對全生產流程和全產品生命周期的安全保證。有著60年工業安全工程經驗的SICK公司，生產的伺服反饋編碼器值得客戶的信任。不僅僅是SICK公司生產的產品，整體系統和軟件解決方案能夠安全的消除操作危險設備員工的風險并全面保障有效的事故預防措施和人員保護，SICK公司更是在整個產品開發，生產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”，這意味著每一個這樣的編碼器都有著可追溯而不可復制的獨特性，例如零部件組成，生產流程乃至所使用的測試流程均有可靠記錄。除了直接生產安全型產品之外，SICK公司更致力于安全相關標準委員會和安全認證的服務方面的工作，從而確保機械制造商，系統集成商和最終用戶均能從持續的安全經驗中有所收益。

    因此，如果您需要檢測并評估設備停工期，調整或降低設備運行速度從而保證并加強設備和流程的安全性， SICK公司的安全型SKS36和SKM36產品是您最好的選擇。