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编码器应用和实现工业 4.0
2021年09月30日    阅读量:1193    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

作为运动控制的首选,海德汉公司重点介绍了编码器的优势,并详细介绍了接口电子设备如何通过编码器应用实现工业 4.0。

磁性编码器使用正极和负极,而光学编码器使用穿过圆盘的光,感应编码器稍微复杂一些。电感式编码器具有带电线圈,无源盘通过这些带电线圈,调节传感器接收的电荷中国机械网okmao.com。世界上只有少数公司拥有专业知识或技术来做到这一点。

当不需要花费在高端光学编码器上时,最常见的想法是直接查看磁性编码器是有道理的。有时这是正确的做法,但当使用感应编码器是一个可用选项时,您的搜索不应仅限于磁或光。电感式编码器在其功能和成本方面提供了良好的中间立场。让我们比较一下光学式、电感式和磁性式编码器的一些优点和缺点以及它们的最佳应用场合。

选择最佳编码器设备的关键考虑因素

常见的编码器应用

如果您正在寻找极高的精度或需要促进高动态运动,具有可重复精度和分辨率的光学编码器是最佳选择。此类应用的示例包括拾放机器人、望远镜、天线和数控车床或铣床等机床应用。

磁性编码器适用于安装了多个相同编码器的商品型项目。采矿作业就是一个很好的例子,振动超过 30 或 40 Gs,碎片很难避免。

电感式编码器结合了磁性的污染和振动不敏感性以及接近光学解决方案水平的更高精度。它们非常适合通用自动化系统,并能与不同类型的伺服电机、CT 扫描仪等医疗应用以及机器人行业完美配合。

编码器应用和实现工业 4.0 中国机械网,okmao.com

环境因素

您的编码器将安装在哪里以及它们周围会发生什么将始终是需要考虑的问题。由于扫描的类型,光学编码器在更清洁的环境中发挥最佳作用。然而,这并不总是一个问题,因为有许多不同的安装和密封选项可用于保持清洁。

如前所述,磁性编码器非常适合存在振动、超过 30-40 Gs 和/或大量污染风险的情况。关于磁性编码器需要注意的一件重要事情是,如果溶液附近有磁性制动器,它们的内部磁铁可能会受到干扰,从而影响生成的信号。

电感式编码器与磁场无关,还可以处理高水平的振动或污染,同时还提供比磁性解决方案更高的精度。电感式编码器的最大挑战是确保传感器和转子之间的间隙在整个应用程序运行过程中保持不变。

最大的优势

当您正在寻找“最佳解决方案”时,请从光学编码器开始。它们的准确性、可重复性和分辨率能力是无与伦比的。它们是最常见的解决方案,并且有许多变体来满足多种应用的需求。也就是说,如果您有更高的精度要求,但应用确实经历了高振动或污染,最好的解决方案可能是电感选项。

如果以低成本解决方案为目标,磁性编码器是一个不错的起点。它们足够紧凑,可以安装在狭小的空间中,而且相当便宜。

电感式编码器是一种 Goldilocks 解决方案:不是最准确的,但足以满足大多数应用的需求,同时还能够承受各种不同的环境和情况。当然,电感式编码器更难理解,但它们高于平均水平的精度和高于平均水平的弹性使它们成为许多应用的理想选择。2015 年,海德汉收购了 AMO,可以说是两家最成功的电感式编码器制造商的结合。

接口电子产品如何实现工业 4.0

就像编码器和电机必须不断进步以满足更高吞吐量和更小产品的需求一样,它们用于通信的接口也是如此。自动化生产最终取决于快速准确的数据传输。数字化和收集可操作数据的激烈竞争更加强调了界面可以处理的内容。

什么是编码器接口?

EnDat 就是这些接口的一个例子,它是编码器和后续电子设备之间的数字双向连接。除了位置值,EnDat 现在还可以传输数据用于多种用途,包括通过在线诊断评估编码器的功能储备。

适用于工业 4.0 的编码器接口

回顾界面的演变,我们可以看到它是如何适应大数据和智能制造时代的。EnDat 的第一个版本,En

Dat 2.1 于 1995 年推出。它是串行/模拟信号的组合,具有基本警报、警告和易于集成的功能。下一代 EnDat 2.2 于 2003 年推出,标志着向纯串行数据传输的过渡。EnDat 2.2 还增加了一个全新的功能层,无需发送单独的请求信号即可传输有关温度传感器、功能安全和在线诊断等方面的可操作信息。

面向未来的界面

最近发布的 EnDat 引入了更多基于数据的特性和传输能力。这是对当今世界对数据、速度和准确性要求的直接回答。在我们研究界面的所有不同工作方式以及它们如何增加价值之前,让我们先看看它们的一些最新功能。

高数据量和速度:

  • 传输位置值和传感器数据

  • 发送列表允许针对各种操作场景进行预定义的通信

  • 每次通信最多 15 个附加信息槽

  • 在正常操作期间访问编码器存储器

  • 工业 4.0 的广泛系统监控

  • 自动系统安装和诊断

  • 传感器数据

  • 循环时间短

  • 15 µs 可以达到极低的位置测量抖动

  • 高带宽

  • 100 m 电缆长度时为 12.5 Mbit/s,或 40 m 时为 25 Mbit/s

高级传感器兼容性和诊断:

  • 用于编码器、电机和系统自动系统安装的电子 ID 标签

  • 在线编码器诊断

  • 与更多传感器数据一起,构成状态监测和预测性维护的基础

  • 移动访问诊断

  • 运行状态数据的存储

  • 通过后续电子设备存储

  • 通过编码器采集数据

功能安全:

  • 适用于高达 SIL 3 的安全相关应用

  • 黑道通信

  • 由于运动控制器和安全控制器的数据分离,实现方便

编码器接口应用

EnDat 等编码器接口几乎可以与任何类型的编码器或驱动系统,甚至一些测量工具(包括海德汉品牌系列中的几种)一起使用。串行接口已被证明是跨行业通用和有效的,并且随着技术的进步,特定的现代应用程序尤其可以增加价值。

硬件 EnDat 可以使用

EnDat 等接口可以使用不同的测量和扫描方法,包括线性和旋转,具体取决于应用的最佳编码器。这些接口也与其他设备兼容。

  • 绝对式或增量式定位编码器

  • 光电、电感或磁性扫描编码器

  • 单圈编码器

  • 带齿轮的多圈编码器

  • 带缓冲电池备份的多圈编码器

  • 集成编码器模块

  • 接触式探针

  • 长度计

  • 布线品种

  • 混合电缆技术

  • 巴士营运

  • 传感器盒的集成

  • 附加传感器

  • 编码器内部的传感器

  • 传感器

接口兼容设备

全球绝大多数主要驱动器制造商都看到了 EnDat 的好处,并在他们当前和未来的产品中包含了接口。每年都有更多的解决方案和实施方案进入市场,支持 EnDat 的各种功能。除了包含在后续电子产品中之外,EnDat 还适用于海德汉品牌系列中的其他品牌:

  • 莱纳和林德

  • 无国界医生组织

  • 数字耶拿

  • AMO

自动化接口应用

自动化和机器人技术在很大程度上依赖于将快速、准确的不间断数据从机器传输到保存或分析数据的控制或集线器。这些功能使分析和维护正常运行时间成为自动化环境中的巨大增值:

  • HMC 2 混合电缆

  • 巴士营运

  • 传感器集成(例如,轻松连接伺服电机内部的温度传感器,为 KTY 84-130 或 PT 1000 选择特性曲线)

  • 运行状态数据的采集和存储

  • 自动配置的系统信息

  • 增强的诊断能力

  • 功能安全

机床接口应用

在激烈的金属加工世界中,接口硬件必须能够承受与数以万计 RPM、冷却剂、切屑和热量相关的振动和污染,并且仍能发送准确的信号——一毫米可以区分好零件和废品。以下是一些需要查找的界面特征:

  • 机械坚固的布线

  • 复杂传感器和传感器盒的集成

  • 多维测量技术

  • 自动配置的系统信息

  • 增强的诊断能力

  • 运行状态数据的存储

  • 功能安全

电子行业接口应用

前端和后端半导体工作等行业所需的准确度和精度水平意味着从布线重量到高分辨率测量的所有内容都必须同步。以下是正确的界面有助于使其成为可能的几种方式:

  • 由于更细的电缆和总线操作而减轻了重量

  • 多维测量技术

  • 自动配置的系统信息

  • 增强的诊断能力

  • 运行状态数据的存储

深入了解接口电子设备的发展和 EnDat 3 等系统的功能。从功能安全到高级传感器传输,正确的接口可以在广泛的环境中充分发挥工业 4.0 的作用。


标签:今日头条机械应用人工智能技术中心设备与仪器工业设备
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