安全位置测量

栏: EnDat 2.2接口的优点 EnDat-IP可用

在机械和工厂建设中，安全问题日益成为一个重要的话题。这在旨在保护人类、物质资产和环境的国家和国际标准的立法和严格的安全要求中已经变得明显。功能安全的目标是尽量减少甚至消除机器或设施在正常或受损操作过程中可能发生的风险。在这里，安全位置测量系统是必不可少的。

处理器和可编程系统的使用增加导致了EN 954-1标准的修订，该标准自1997年以来一直适用于机器制造，并根据欧洲机器指令进行协调。具有确定性方法的EN 954-1不再足以满足新的要求-其后续标准EN ISO 13849考虑了这一事实。这个新标准包括类似于IEC 61508的组件和可编程代码的可靠性，以及由此衍生的产品标准，如电气驱动器的IEC 62061。

特别是在机械和工厂工程中，移动轴是一个潜在的危险，这激发了越来越多的设计师将强制性安全功能直接集成到驱动器中。因此，出现了一种技术趋势，即从编码器到驱动器控制的位置值的纯数字传输。这意味着在驱动控制和编码器中需要更复杂的电子系统来实现精确的位置获取。机器和制造系统中现有的功能以及相关新标准中定义的严格的安全要求，要求为安全相关应用提供全新解决方案的位置编码器。

不同的技术有时用于产生冗余位置值。真正的双通道冗余可以通过每轴安装两个编码器来确保。然而，经济使得人们希望找到只需要一个位置编码器的解决方案。目前，具有正弦/余弦信号的模拟测量系统用于此目的。

在未来，与安全相关的应用将需要单编码器解决方案，允许通过纯串行传输获取冗余位置值。与安全相关的位置测量系统，如Heidenhain提供的系统，支持基于纯串行EnDat 2.2接口的安全相关应用的IEC 61508和EN 13849单编码器解决方案。其结果是串行数据传输的所有优点，例如成本优化、诊断能力和自配置，以及在安全相关应用中快速形成位置值。

基本原则

对安全相关应用的编码器进行了符合IEC 61508和ISO 13849-1(取代EN 954-1)的测试。这些标准不仅从系统结构，而且现在还基于集成组件和子系统的失效概率来描述安全相关系统的评估。这种模块化方法可以帮助安全相关系统的制造商实现他们完整的系统，因为他们可以从已经通过认证的子系统开始。安全相关的位置编码器与纯串行数据传输通过EnDat 2.2适应这种技术。(披露:Heidenhain是EnDat master的创始人。)

在安全驱动器中，与安全相关的位置测量系统构成这样一个子系统:它由具有EnDat 2.2发送组件的编码器、具有EnDat 2.2通信和电缆的传输线以及具有监控功能的EnDat 2.2接收组件(EnDat master)组成。

整个“安全驱动”系统在实践中包括与安全相关的位置测量系统、与安全相关的控制(包括具有监控功能的EnDat主控)、带有电机电源线和驱动器的功率级，以及编码器和驱动器的机械耦合(例如两轴之间的连接/耦合)。

位置测量系统通过机械和电气接口集成到完整的系统中。编码器通过轴连接和联轴器与驱动器机械耦合，这两者都是由编码器的几何形状给出的。在安全控制中包括具有监控功能的EnDat主机，确保其与安全控制中的监控功能的电气集成。考虑到规定的实施措施，安全相关位置测量系统可以作为一个子系统与相应的失效概率纳入工厂或驱动制造商的整体系统的安全相关评估。

位置编码器的安全系统基于两个相互独立的位置值和编码器产生的附加错误位，并通过EnDat 2.2协议传输到EnDat主机。EnDat主机具有各种监控功能，可以显示编码器和传输过程中的错误。然后比较两个位置值。EnDat主机然后向两个处理器接口的安全控制提供两个位置值和相互独立的错误位。此外，控制器还通过定期发布的测试(力动态采样)监控与安全相关的位置测量系统和EnDat主控的功能。EnDat 2.2协议的体系结构使得在不受约束的控制器操作期间进行所有与安全相关的信息或控制机制成为可能。这是可能的，因为安全相关信息保存在附加信息中。在每个采样周期中，控制器可以要求这些附加信息以及实际位置。根据iec61508标准，位置测量系统的结构被看作是一个单通道测试系统。

应用程序

与安全相关的位置测量系统的设计使得它们可以在控制类别为SIL-2的应用中用作单编码器系统(符合IEC 61508)。这对应于ISO 13849的性能级别“d”，或根据EN 954-1的类别3。此外，与安全相关的位置测量系统的功能可用于整个系统中的以下安全功能(参见IEC 61800-5-2):安全停车，安全控制停车，安全限制慢跑增量，安全限制速度，安全限制加速度，安全减速，安全限制位置，安全扭矩断开。

在将与安全相关的位置测量系统集成到驱动器或机器的安全系统中时，应牢记标准中描述的某些约束。例如，安全控制必须在两个独立的接口(双通道结构)上支持两个EnDat主接口(接口1和接口2)。例如，它们可以是两个不同的微处理器。如果发生错误，控制将切换到安全状态。

在运行过程中，位置值和错误位由安全控制器评估。根据所需的安全功能，这包括监控伺服滞后，静止监测和两个位置值(位置1和位置2)的比较。EnDat主机和编码器中的效率测试(测试间隔& 8小时)也将由控制器启动。对误差位进行了强制动态采样，并对其反应进行了评价。

在发生错误时，控制必须进入安全状态。当显示错误时，控制触发的反应取决于应用，因此是驱动器或控制制造商所需策略的一部分。

作者信息

Thilo Schlicksbier是Dr. Johannes Heidenhain GmbH的产品经理，该公司是德国Traunreut的一家私营企业，生产用于自动化机器和系统的线性和角度编码器，特别是在机床中。Heidenhain是第一家提供基于EnDat 2.2接口的纯串行数据传输的安全相关位置测量系统的制造商，用于安全相关应用。EnDat 2.2所描述的技术将不仅支持现有的旋转编码器，还将支持未来的绝对线性和绝对角度编码器。

作者信息

Thilo Schlicksbier是Dr. Johannes Heidenhain GmbH的产品经理，该公司是德国Traunreut的一家私营企业，生产用于自动化机器和系统的线性和角度编码器，特别是在机床中。Heidenhain是第一家提供基于EnDat 2.2接口的纯串行数据传输的安全相关位置测量系统的制造商，用于安全相关应用。EnDat 2.2所描述的技术将不仅支持现有的旋转编码器，还将支持未来的绝对线性和绝对角度编码器。

EnDat 2.2接口的优点

EnDat接口，由Heidenhain开发，是一个快速，纯串行和全数字接口，用于高响应驱动器。它大大节省了整个系统的连接技术，并减少了机器中所需的安装空间。由于对模拟扫描信号进行了数字化处理，并直接在测量地点进行细分，从而提高了伺服电机的定位精度和速度稳定性等特性。随着自动化系统中编码器和驱动器的自动自配置，无需额外的电线就可以向后续电子设备传输附加信息。更多信息可在网上查询https://www.endat.de

EnDat 2.2接口的优点

EnDat接口，由Heidenhain开发，是一个快速，纯串行和全数字接口，用于高响应驱动器。它大大节省了整个系统的连接技术，并减少了机器中所需的安装空间。由于对模拟扫描信号进行了数字化处理，并直接在测量地点进行细分，从而提高了伺服电机的定位精度和速度稳定性等特性。随着自动化系统中编码器和驱动器的自动自配置，无需额外的电线就可以向后续电子设备传输附加信息。更多信息可在网上查询https://www.endat.de

EnDat-IP可用

根据FPGA博客，MAZeT在2009年3月宣布了用于定制应用的EnDat-IP。IP核已通过Heidenhain认证，可在fpga和asic中实现。MAZeT开发了用于旋转和直线测距系统的串行通信接口。迄今为止，EnDat-IP已用于各种技术和特定应用的修改，包括与安全相关的应用。

https://fpgablog.com/posts/heidenhain/

www.mazet.de

EnDat-IP可用

根据FPGA博客，MAZeT在2009年3月宣布了用于定制应用的EnDat-IP。IP核已通过Heidenhain认证，可在fpga和asic中实现。MAZeT开发了用于旋转和直线测距系统的串行通信接口。迄今为止，EnDat-IP已用于各种技术和特定应用的修改，包括与安全相关的应用。

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