如果去問(wèn)機(jī)器制造商和設(shè)備用戶(hù)，是否愿意使用只有一個(gè)電氣端口的伺服電機(jī)，這樣在伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)之間就只需要使用一根線纜連接，他們的反應(yīng)很可能會(huì)是 “不錯(cuò)，很好啊......但是......”。

 

 

說(shuō)“不錯(cuò)”，是因?yàn)榭吹搅司€纜減少將帶來(lái)的設(shè)備制造、使用和維護(hù)總體成本的優(yōu)化；而“但是”，說(shuō)明在決定是否將單電纜伺服產(chǎn)品應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備中時(shí)，用戶(hù)們更關(guān)心的問(wèn)題實(shí)際上是：

 

“可靠么？”

 

用戶(hù)這樣的擔(dān)心和顧慮并不是沒(méi)有道理的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的伺服反饋技術(shù)，并不能很好的支持將伺服電機(jī)的電源動(dòng)力和反饋信號(hào)整合在一根電纜中。

 

 

我們知道，傳統(tǒng)的伺服電機(jī)在反饋技術(shù)中采用的多為非數(shù)字式的信號(hào)傳輸方式。復(fù)雜的信號(hào)編碼接口需要占用較多的線纜芯數(shù)，例如：Hiperface Stegmann 和 EnDat 2.1，僅數(shù)據(jù)線就需要 6 ~ 8 芯，再加上編碼器電源和溫控，需要用到超過(guò) 10 芯以上的反饋線纜；同時(shí)，相對(duì)較弱的抗干擾能力，又要求在反饋傳輸線路上采取足夠的信號(hào)保護(hù)措施，以防止因電機(jī)數(shù)據(jù)反饋錯(cuò)誤而造成的設(shè)備故障。這些都在很大程度上讓伺服電纜的制造工藝變得極為復(fù)雜，且難度也極高。

 

 

因此，在以往的運(yùn)控設(shè)備系統(tǒng)中，為了確保設(shè)備運(yùn)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的性能，即使是使用品質(zhì)出眾的伺服電纜，在系統(tǒng)集成時(shí)都需要非常嚴(yán)格的按照要求將伺服電機(jī)的動(dòng)力和反饋線纜分開(kāi)隔離敷設(shè)，更何況是把這兩種完全不同類(lèi)型的線路整合在一根電纜里面呢？

 

 

不過(guò)，經(jīng)過(guò)近幾年數(shù)字式伺服反饋技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)局面已經(jīng)發(fā)生了一些轉(zhuǎn)變，尤其是一大批基于此項(xiàng)技術(shù)的單電纜伺服產(chǎn)品（如伺服電機(jī)、電纜、接插件...等等）的面市和普及，正在不斷刷新著我們對(duì)于伺服電機(jī)電氣連接技術(shù)的認(rèn)知。

 

 

正如前文書(shū)所說(shuō)，當(dāng)伺服電機(jī)采用純數(shù)字式反饋?zhàn)鳛槠湫盘?hào)輸出方式，由電機(jī)到驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)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，因此其線纜連接只需使用兩芯數(shù)字通訊線；

 

 

而如果能夠?qū)?PLC（動(dòng)力線通信 / Power Line Communication）技術(shù)應(yīng)用在伺服反饋上，將數(shù)字化的伺服反饋數(shù)據(jù)疊加在編碼器電源線路上，就能夠進(jìn)一步省去反饋信號(hào)傳輸對(duì)特定的通訊線纜（芯）的需要，將伺服反饋接口簡(jiǎn)化到只有兩芯。

 

 

另外，數(shù)字信號(hào)在傳輸時(shí)具有比較好的抗干擾能力；同時(shí)，采用差分方式進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳輸，能進(jìn)一步提升信號(hào)線路的抗干擾性能；再通過(guò)調(diào)制解調(diào)技術(shù)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，還能夠糾正其在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中因干擾或衰減而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。這些都在很大程度上提升了數(shù)字化伺服反饋的抗干擾性能。

 

 

數(shù)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(hào)抗干擾能力的提升，明顯降低了運(yùn)控設(shè)備系統(tǒng)對(duì)伺服反饋線纜的技術(shù)工藝要求和制造難度；加上這幾年電纜復(fù)合技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，使得將伺服反饋信號(hào)和電機(jī)動(dòng)力電源整合在一根電纜中不僅是可能的，更是可靠的。

 

 

伺服電機(jī)的單電纜連接這個(gè)概念在剛開(kāi)始提出的時(shí)候，并沒(méi)有引起業(yè)內(nèi)人士太多的注意，這可能跟伺服運(yùn)控行業(yè)中廠商和用戶(hù)長(zhǎng)期形成的使用習(xí)慣有很大關(guān)系，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的伺服電機(jī)一直以來(lái)都是需要使用動(dòng)力電源和反饋信號(hào)兩根不同的線纜連接的。

 

 

但如果簡(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)品廠商和用戶(hù)的日常生產(chǎn)工作流程，就不難發(fā)現(xiàn)，用戶(hù)們其實(shí)非常希望看到設(shè)備系統(tǒng)中伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)之間線纜連接數(shù)量的減少；而廠商們則更關(guān)心采用僅有兩芯的伺服反饋接口以后，驅(qū)動(dòng)和電機(jī)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)化。

 

 

說(shuō)到單電纜技術(shù)的價(jià)值，有一點(diǎn)是非常顯而易見(jiàn)的，就是因?yàn)槟軌驇椭欧到y(tǒng)減少至少一半以上的線纜數(shù)量和種類(lèi)，而給機(jī)器制造商及其用戶(hù)帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)。

 

例如，機(jī)器制造商將因此節(jié)省大量與伺服線纜相關(guān)的應(yīng)用成本，包括：電纜橋架、線槽和電氣柜...等硬件成本，線纜敷設(shè)、接線、布線...等工程實(shí)施成本，以及庫(kù)存、備件...等方面的物料供應(yīng)和管理的物流成本；而機(jī)器設(shè)備的用戶(hù)，也將有機(jī)會(huì)使用到結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔輕便、采購(gòu)和應(yīng)用成本更加優(yōu)化的運(yùn)控機(jī)械設(shè)備。

 

但同時(shí)我們也需要注意到，將伺服驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)之間的線纜通過(guò)整合簡(jiǎn)化到只剩一根，也將大大降低系統(tǒng)集成過(guò)程中與線纜敷設(shè)和連接相關(guān)的工程實(shí)施難度和出錯(cuò)概率。

 

例如：將同一臺(tái)伺服電機(jī)的線纜接到不同的驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤肯定是不可能出現(xiàn)的了，同時(shí)布線和接線的排查也會(huì)變得極為簡(jiǎn)單；系統(tǒng)集成時(shí)也無(wú)需再考慮動(dòng)力與反饋線纜分離或隔離敷設(shè)，因?yàn)樗欧答伒目垢蓴_問(wèn)題已經(jīng)在產(chǎn)品技術(shù)層面上解決了，運(yùn)控設(shè)備的穩(wěn)定性也因此得以提升...

 

而對(duì)于伺服運(yùn)控產(chǎn)品廠家來(lái)說(shuō)，采用單電纜技術(shù)，除了能夠幫助用戶(hù)提升設(shè)備整體性?xún)r(jià)比和系統(tǒng)集成應(yīng)用體驗(yàn)，同時(shí)還能夠讓他們?cè)趲缀醪辉黾尤魏斡布杀镜那闆r家從這項(xiàng)技術(shù)本身直接獲益。例如：由于簡(jiǎn)化了反饋信號(hào)端口、沒(méi)有了電機(jī)側(cè)反饋端口、無(wú)需驅(qū)動(dòng)器側(cè)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊...，伺服驅(qū)動(dòng)和電機(jī)產(chǎn)品的成本將因此而大大優(yōu)化，而同時(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也將變得更加緊湊、輕便；同樣，電纜型號(hào)和數(shù)量的減少，也將幫助減少產(chǎn)品管理過(guò)程中的庫(kù)存和物流成本...

 

自首臺(tái)單電纜伺服產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái)，目前全球已經(jīng)裝機(jī)運(yùn)行的單電纜伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)大約已有幾十萬(wàn)套，分別來(lái)自不同廠家。盡管這個(gè)數(shù)字與整個(gè)運(yùn)控設(shè)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(shè)備中使用基于數(shù)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)品廠商也已經(jīng)將此項(xiàng)技術(shù)納入其下一代電機(jī)和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的規(guī)劃之中。

 

 

推薦閱讀：