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1、for(i=3;i12;i+)if(xy)whileNOIHdIHoSHQoNnHIwHHoSHgfHIPERFACE-DescriptionoftheHIPERFACEInterfaceSICK|STEGMANN说明什么是电机反馈系统?HIPERFACEHIPERFACE接口已立足市场多年，与传统方法相比不仅能够显著节约成本，同时还拥有更高性能。传统方法使用多个编码器系统以满足各种控制器功能：一个测速发电机：提供“速度”数据。一个磁性编码器或换向光学编码器：进行模块间换向。一个最终定位器：用于重叠位置控制。由于相应接口组件容易获得且单个组件的操作简单，因此这些系统的优点是容易实现。缺点是这些
2、编码器系统不仅自身成本较高，三个系统的安装及布线都会产生较高成本，同时组件数量过多也意味着发生故障的可能性提高。应用紧凑型低功率控制器的并考虑以下几个方面，可潜在地降低成本：具有霍尔传感器的换向编码器设计。如无必要，可省去最终定位器。使用“无传感器控制”软件来代替测速发电机。但是，节省成本必然会影响整个系统的性能。KIASICK-STEGMANN对这些需求的了解以及仅通过一个设备就提供所有功能的愿望促使其开发出具有新式接口的创新型电机反馈系统。HIPERFACEHIPERFACE是高性能接口(HighPerformanceInterface)的缩写，是SICK-STEGMANN电机反馈系统的标
3、准接口。该接口专为数字驱动控制而研发，为用户提供标准化的简化型机械和电气接口。HIPERFACE电机反馈系统重要特征概述：仅在速度控制器上配备一个电气接口，适用于所有应用。速度控制器和电机反馈系统间只需使用同一类型电缆进行连接。仅通过一个电气接口即可实现低端及高端应用。混合接口。模拟量过程数据通道上的混合接口：正弦信号和余弦信号通过该接口进行差分传输，且几乎没有延迟。双向参数通道上的混合接口（与RS485规格一致）：用于传输绝对位置信息和其他各种参数。仅8条电线。 配备电子类型标签，用于识别电机反馈及存储电机反馈系统中的驱动相关信息。 宽温度范围，具有较强的耐冲击和抗振动性能，抗电磁干扰。具有
4、紧凑的尺寸，可安装于伺服电机内部。 模拟量正弦/余弦信号可进行速度控制，低速应用时可提供较高分辨率，高速控制时可提供足够低的信 电缆长度最大为100m0标准化机械接口。编码器轴与电机轴紧固连接，具有较高的放大系数。 可轻松安装在伺服电机内部，可通过灵活的定子联轴器（及扭矩支承）来补偿轴向和径向公差。可用电子方式处理绝对值与机械轴位置之间的关系来调整换向。在机械齿轮应用的位置控制方面，具有相同物理尺寸的电机反馈系统可作为绝对式多圈型编码器使用.绝对定位高达4096转。特征在此之前，光学编码器被归类为所谓的增量型编码器或绝对型编码器。增量型编码器的设计相对简单，仅可扫描几个轨道。增量型编码器可提供
5、相对较高的分辨率，得益于其计数功能，可实时启用的接口（正交信号）非常适用于驱动器速度控制应用。由于绝对位置数据缺失，并且仅在轴旋转360。（定位零脉冲）后才能获得单圈内位置，所以不适合用作换向编码器。绝对型编码器始终可传输完整的位置数据，因此非常适用于位置控制应用。位置数据的数字传输需要电缆具备较高的传输带宽，并且仅在一定条件下才可实时启用。此外，由于传统的绝对型编码器需要投入大量劳动，所以相对较贵。传统型可读取位于玻璃盘上的二进制数据代码，因此需要对每个二进制数字进行相应的光学扫描，所有的扫描都必须进行调整，以避免发生读取错误。HIPERFACE电机反馈系统同时使用了增量型编码器和绝对型编码
6、器，兼具这两种编码器的优点。首先，绝对位置值仅当设备通电并与控制器里的外部计数器通信时才产生，通过与RS485规格相符的基于总线的参数接口一一增量计数器在这绝对位置值基础上，对模拟量正弦/余弦信号进行增量计数。使用高线性的正弦和余弦信号可获得速度控制所需的高分辨率（反正切在控制器中形成）。然而，此#ZuruckzumInhaltsverzeichnis8010701具有HIPERFACE接口的SinCos电机反馈系统说明HIPERFACE时传输的信号频率仍然相对较低。例如：每转512周期，即使是在12000rpm转速时频率也仅为102.4kHz这样即使是长距离也可轻松传输。8010701Zur
7、uckzumInhaltsverzeichnis#电机反馈系统（MFB）说明HIPERFACE8010701ZuruckzumInhaltsverzeichnis#电机反馈系统（MFB）说明HIPERFACE内部配置HIPERFACE电机反馈系统典型配置/Rsin；+cosI巾圈编码器模拟驱动器对于标准型编码器来说，多数电机反馈系统通常都配备一个内部玻璃码盘作为测量刻度。通过使用直射光方法，红外二极管可将码盘上的码型映射到完全定制化的高度集成的电路上。除绝对编码轨道外，SinCos电机反馈系统的特征还包括可生成正弦和余弦信号的增量轨道。増览轨道iririvirrri绝对轨道增嚴正弦/余眩扫描m
8、m测虽刻度（码盘）绝对扫描光学专用集成电路CASIC）、一个电机反馈系统中一般来说通常可扫描正弦和余弦信号的2n周期，通过所谓的过程数据通道，这些信号可作为实时数据使用C与此类似，绝对位置数据可通过参数通道（RS485）获得，主要用于准确识别2n周期内的具体周期。电机控制器中的HIPERFACE信号处理控制器硬件HIPERFACE仅使用8条电缆定义标准化电气接口：2x电源电压7.12V4x增量、差分传输、正弦/余弦信号2x数字、双向RS485接口完全屏蔽的8TP电缆可安全地向控制器传输信号。电源电压乍看之下，在控制器内生成额外的、不寻常的8V电压似乎是一个该系统的缺陷，但是这一点能够确保向HI
9、PERFACE电机反馈系统提供充足的电源电压（即使驱动器和电机反馈系统之间的距离较长）。这样就无需使用额外的电源（例如带电压反馈电缆的电源）。RS485接口RS485接口毫无疑问可称为行业标准。该物理接口需要一个1300的终端电阻、两个偏压电阻器及一个标准RS485收发器。接口协议使用标准的通用异步收发器（UART）来处理，此功能几乎所有的通用微控制器/DSP系统都可以实现。SinCos接口正弦/余弦信号进行完全差分传输，无论在什么情况下，他们的振幅变化都不会超过20%。由于该接口决定了速度控制器的实际性能，所以该接口必须采用紧密的零件。除了低偏移、低噪音和高共模抑制的差分输入放大器外，还需使
10、用低公差电阻器及电容器（低通）。模拟输入放大器后面的区域也很重要这些区域内的信号噪声和串扰必须保持在较低水平。这些信号通向比较器，生成增量计数信号，并传输至2通道、A/D转换器A/D转换器同时捕捉正弦信号和余弦信号。A/D转换器的分辨率至少为10位。通常情况下无需为计数或模拟/数字转换添加额外的外部组件。现在多数微控制器和DSP系统都具备上述功能。选件为了充分利用HIPERFACE接口的所有功能，必须在内部RxD线和增量计数器信号捕捉输入端之间进行额外的信号连接。因此，在诸如安全相关的应用中，即使是在全速（6000rpm）时也可能比较计数器读数和绝对位置。目前，我们拥有很多算法和/或硬件解决方
11、案，以完善源于模拟量信号的速度值，例如：过滤过密采样PLL方法屏蔽-第9线屏蔽至关重要，对整个系统的实际性能有着重要影响。用于电机和控制器的大面积屏蔽可实现最佳效果。屏蔽应进行保护接地，如果系统需获得较大的平衡电流，必须使用一个单独的等电位联结导体。8010701ZuruckzumInhaltsverzeichnis#电机反馈系统（MFB）说明HIPERFACE软件串行协议该接口的标准信号传输速率为9600波特。原则上，双向RS485接口具有总线功能，因此来自主站的每个控制指令均由从站地址开头。二进制数据传输则将传输时间降到最低，每个协议都具有易于计算的XOR校验和。协议终止通过超时控制进行检
12、测。HIPERFACE电机反馈系统的响应协议具有内部诊断功能及信号临界或故障状态检测功能。高分辨率（反正切插值）目前有很多已知方法可计算高分辨率角度。以下方法能够平衡和兼顾代码尺寸和执行速度：1. 通过互换和/或倒置正弦值和余弦值，将计算降至第一象限（0-45。），然后产生以下结果；2. sin（x）/cos（x）始终v二103. 基于表格的除数值线性化，与反正切函数（大约需要32个基数）近似。4. 在1所确定的象限下进行数值反向转换及扩展。止切值（X/Y）正戎值线性*校1匸衣反正切插值法同步实际上，超限或多个传输路径间的临界边沿永远不会在一个确定的位置产生。原因： 绝对位置由单独的代码轨道确
13、定，因此与通过模拟信号插值计算出来的位置略有不同。因此，该相位在单圈内最多可变动4/32周期。动态影响，例如信号运行时间或不同的输入滤波器 滞后，例如正交计数器的比较器内部滞后现象图5现在，我们拥有一种同步方法，能够在广泛的范围（1/2周期）内补偿上述影响。即使在高速时也能将模拟信号分配至特定的周期。因此，两个不同的位置数据片的重叠数位始终采用相同的价位，从而形成位置值差异。如果两个位置值指向不同的周期，则具有较低分辨率的位置值將向较小差异的方向调整1周期。止交I数器模拟_角度禹分辨率绝对位置.止交计数器：分辨聿为4*周期数的控制器内位矍值。模拟_角度:一个冏期内的枳拟信号所计勿的角度绝对_位
14、置：从番数通适述取的绝对位置8010701ZuruckzumInhaltsverzeichnis#电机反馈系统（MFB）说明HIPERFACE电机反馈系统(MFB)说明HIPERFACE使用HIPERFACE进行调试/换向调整电机反馈系统通常使用下列方法来调节电机换向:1. 使用数据字段使用静态电源，从数字绝对位置和通过插值法计算的角度值计算高分辨率位置。之后位置值即作为换向偏移值存储于电机反馈系统的固定存储器(EEPROM)中。该方法属通用方法，即使对于高极数电机也可准确地设置换向。2. 使用MFB功能设置位置”(43h)使用静态电源时，控制器首先捕捉模拟信号(过程数据)并计算反正切。然后调用“设置位置”功能，位置值的5个最低有效位被设置成符合从插值计算出来的5个最高有效位。只有电机反馈系统具备完整周期分辨率时，该换向设置方法才能进行设置。因此，对于拥有较少周期的电机反馈系统，该换向设置可能不够精确，从而影响驱动系统的实际性能。控制周期内的HIPERFACE电机反馈系统启动通电后，除HIPERFACE电机反馈系统的初始化状态外，电机/控制器的所有运行参数都可从EEPROM读取，并且使用电子标签对控制器进行参数化，以匹配电机反馈系统的技术数据。然后读取绝对位置，从而确定换向位置及轴位置（如果需要）。然后在第一控制周期内捕
