SICKAG白皮书用于HIPERFACEDSL电机驱动应用的电缆和连接器.PDF

SICK AG 白皮书 用于HIPERFACE DSL® 电机驱动应用的电缆和连接器 电缆制造商信息说明-2_03 Juergen Funkhaenel 应用工程师 SICK STEGMAN GmbH 公司，德国多瑙艾辛根 (Donaueschingen) 用于HIPERFACE DSL® 电机驱动应用的电缆和连接器 电缆制造商简介 ® HIPERFACE DSL 技术是一种能在电机和驱动控制器之间提供单电缆连接的数字协议。出于协议可靠性的 考虑，可以将电机反馈系统导线与电机电源电缆布置在一起，从而可以简化电机连接并节省成本。 当将通信电缆和电源电缆布置在同一根电机电缆中，单电缆连接的巨大优势也会产生一些对通信的要求。 在这种情况下，对通信的影响主要是电源电缆会造成信号串扰。 在该应用说明中，SICK Stegmann GmbH公司提供了关于电缆和连接器设计的信息和总体建议，以实现稳 定而可靠的HIPERFACE DSL®连接。这些内容仅与信号线相关。此处所提供的信息会根据后续测试和持续 改进而不断更改。整个电机电缆设计（包括电机电源和不同使用方式的要求）均由电缆制造商负责。 通信 HIPERFACE DSL®是一种基于RS485收发器的常用数字接口，其传输速率为9375 MBaud （传输频率大约为 10 MHz）。对信号边缘进行预加强后可以达到100 MHz以上（最高可达500 MHz ）的频率。位置读取的周 期时间可以低至12.1微秒。 数据传输是使用差分信号（正和负电压）实现的。该通信接口采用高速 RS-485 收发器（开关时间为 106 纳秒）。 白皮书 | SICK STD-HIPERFACE-DSL-CABLE-APP LICATION NOTE-2_03 8018816/2015_08 Irrtümer und Änderungen vorbehalten 用于HIPERFACE DSL® 电机驱动应用的电缆和连接器 串扰和屏蔽 串扰指的是在电磁干扰环境下产生的噪声信号耦合，其最终是由变化的电场（高频）和磁场（低频）造成 的。 电感性串扰指的是电缆就像是从电源线到DSL线的交流或脉冲变压器一样工作。电容性串扰与导线之间的 距离以及中间材料的绝缘属性有关。（参见图1） 噪声信号是正反双向传播的。容性和感性耦合的正向串扰其符号是相反的，从而可在一定程度上相互抵消。 [1]、[2] 在双绞线上也会出现这种抵消效果。绞制的导线在电磁场中处于不同的位置，因此所耦合的噪声信号具有 不同的符号。这也会导致不同噪声在一定程度上相互抵消。[2] 电容性串扰 反向串扰 正向串扰 反向串扰 电感性串扰 正向串扰 图1 – 电容性和电感性串扰和信号传播（正向和反向）的电缆模型[1] 增加导线长度和减小中间绝缘厚度都有助于减小耦合因子。这样可以增大与屏蔽层之间的导线电容，从而 减少与相邻导线之间的耦合。[1] 总的来说，正确的导线绝缘和屏蔽是针对串扰和通信信号干扰的最重要措施。 用于HIPERFACE DSL® 电机驱动应用的电缆和连接器 一般电气要求 对于本章所提供的数值来说，应该根据当前测试和现场经验规定基本要求来给定。总体设计目标就是要通 过信号线在编码器和驱动控制器之间实现稳定的通信。残留信号余量（传输余量与线路衰减之差）需要足 够大，以实现可靠的信号处理（ΔVDSL ≤ ±0.2 V ）。对于适当的差分信号传输来说，两条通信线路应该处 于相同的环境条件之下。 正如上一章所述，电缆设计的总体目标就是最大限度地减小电机电源线对信号线的串扰影响，从而降低或 避免出现信号传输干扰。根据电机额定功率和使用方式（固定或移动）的不同，所需采取的措施也不尽相 同。 我们无法预见每一种应用以及特殊应用的具体要求。在这些情况下，建议对以下数据进行额外的测试和验 证。 线数： 2 （用于编码器电源和通信） 建议线径： 0.34 mm²（比如AWG22 ）；柔性铜导线 典型尺寸为19 x 0.15 mm 类型： 屏蔽双绞线 屏蔽层： 覆盖率85% 屏蔽层类型（编织或箔片）视电缆额定值及使用方式而定 最大电缆长度： 最长可达100米（HIPERFACE-DSL® ） 上文列出的0.34 mm²导线截面积所对应的最大通信距离是100米