旋转编码器加入工业物联网

尽管人们普遍认为“时间就是金钱”这句话的流行是本杰明•富兰克林(Benjamin Franklin)的错，但我认为，这句话对任何与机器设计、工业自动化或机器人相关的人来说都是正确的，这一点并不夸张。机器停机时间造成的血压升高超过了它的份额，这肯定是一个保守的说法，这是一个非常昂贵和尝试的情况。工业物联网(IIoT)以及利用传感器数据、机对机(M2M)通信和自动化技术的能力正在彻底改变机器捕获和通信数据的方式。这种从模拟设备到数字设备的转变正在创造高度智能的机器，这些机器有能力挖掘新的和令人兴奋的诊断能力，为工程师提供重要的信息和访问以前无法获得的数据。有了这些新数据，设计师们在提高机器自动预测故障和减少停机时间的能力方面取得了惊人的进展。

图1：典型的机器到机器通信系统的插图

旋转编码器是工业、机器人、航空航天、能源和自动化应用中运动控制反馈回路的重要组成部分。在这些安装中，编码器被要求提供长期的可靠性、耐久性和高性能，尽管经常在恶劣条件下工作，包括灰尘、污垢、油脂、温度波动和剧烈振动。随着机器人技术和自动化行业的迅速发展，对更快、更精确、更高效和更智能的编码器的需求急剧增加。不幸的是，目前市场上的编码器无法为运动控制设计者提供任何智能。CUI Devices的基于数字ASIC的AMT编码器系列弥补了这一差距，为设计师提供了有价值的诊断和编程工具，可以加快上市时间，减少现场机器停机时间。

图2:CUI Devices的AMT编码器系列是市场上第一个采用基于数字ASIC设计的编码器

将诊断功能合并到旋转编码器中，使设计师能够访问以前在纯模拟解决方案中无法获得的有价值的系统数据。该数据可用于快速让系统确定编码器是否正常工作、是否出现故障或不可操作或是否未对准。然后，系统可以使用这些数据通知操作员潜在问题，或在启动电机并造成潜在灾难性损坏之前自行做出明智的决定。此外，工程师可以将此功能用于预防措施，例如，在运行应用程序之前执行“编码器良好”测试序列。这些功能在严格的模拟编码器中不可用，允许设计人员将停机时间保持在最低限度，同时预测现场装置可能出现的问题。诊断数据还可以通过工业通信网络随时间监控，提供有价值的性能趋势，可以分析并用于在运动控制系统发生故障之前预测故障。由于直接安装在电机上的编码器的关键位置，诊断数据不仅限于单个编码器的性能，还可以作为运动控制系统内其他问题的前兆，如轴错位、轴承磨损或热退化。通过仔细检查这些数据，可以以受控的方式对机器进行预防性维护，并在灾难性故障发生之前解决问题。这可以限制严重的停机时间，提高机器寿命，并提高整个系统的智能性。

除了预测的优势之外，如果发生不幸的现场故障，也可以使用载体诊断数据来加快故障排除过程。访问该有价值的编码器诊断功能使维修技术人员能够通过消除编码器作为问题或指向可能的原因，通过消除编码器或指向编码器或电机来快速零的能力。这可以消除耗时和昂贵的试验和误差过程，必须无需从系统中拆卸和更换编码器和电机。由于生产率的损失，机器停机可能是一个非常昂贵的主张;修复机器的现场技术人员的增加的成本仅增加了此费用。因此，挖掘编码器诊断的能力来加速故障排除和修复过程可能会产生显着的成本节省，并最大限度地减少现场故障的影响。来自编码器的诊断数据还可以在产品开发过程中提供显着的时间。作为一名工程师，我自己想相信我所有的设计都是第一次完全锻炼身体。不幸的是，这通常是这种情况。在测试过程中，我将不可避免地找到设计问题; often the cause of the issue is not readily apparent and the variables are seemingly infinite. This of course kicks off a troubleshooting process to determine why the device is not performing as expected. Diagnostic data thus can speed up this process and quickly point to the area of the design that may need improving, potentially eliminating days or weeks of investigation. These savings can result in shorter design cycles, more robust products, and faster time to market.

图3:CUI设备的AMT视点GUI为用户提供了编程多个编码器参数和访问诊断数据的能力

CUI设备的革命性AMT11增量系列和AMT31换向系列是第一个集成这些诊断功能的旋转编码器。通过使用AMT ViewPoint™软件或简单的串行命令，CUI设备将此有价值的诊断数据带到机器设计师的指尖。这些小型单元，直径为37毫米和10毫米厚的型材，从单个+5 V供电操作，提供各种可编程分辨率选择，范围为48至4096PPR，并为所有BLDC杆对配置提供换向信号。除轴向和径向连接方向外，两种系列还具有可用的单端或差分输出选项，具体取决于应用要求。And for added durability, the rugged AMT encoders boast an operating temperate range of -40 to 125°C.While downtime cannot be eliminated entirely, the progressive use of diagnostic data in today’s machine designs is dramatically reducing the rate at which machine failures occur while improving the speed at which they are recovered from, making these occurrences far less painful. The encoder’s move from an analog to a digital component in an M2M system brings with it new world of new possibilities. The insight gained from this vital diagnostic data is proving yet another adage true, that “knowledge is power”.