本杰明·富蘭克林讓“時間就是金錢”這句話變得流行，而我認為可以毫不夸張地說，這也是對從事機器設(shè)計、工業(yè)自動化或機器人技術(shù)的人士的真實寫照。 機器停機不僅造成焦慮，保守地說，這種情況本身其實要付出高昂的成本和精力。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 以及控制傳感器數(shù)據(jù)、機對機 (M2M) 通信和自動化技術(shù)的能力在不斷革新機器數(shù)據(jù)捕捉和通信的方式。 從模擬到數(shù)字設(shè)備的轉(zhuǎn)換正在創(chuàng)造高度智能的機器，這些機器具備全新且振奮人心的診斷能力，為工程師提供以前無法獲得的重要信息和數(shù)據(jù)訪問。 通過這些新數(shù)據(jù)，設(shè)計師們?nèi)〉昧梭@人的進步，提升機器自主預測故障和減少停機時間的能力。

圖 1：CUI 的典型機對機通信系統(tǒng)圖示。

旋轉(zhuǎn)編碼器是工業(yè)、機器人、航空航天、能源和自動化應(yīng)用中運動控制反饋回路的關(guān)鍵部件。 這些裝置要求編碼器性能優(yōu)良、長期可靠、經(jīng)久耐用，從而能經(jīng)常在多塵、多污染、多溫變和強振的惡劣環(huán)境下工作。 隨著近來機器人和自動化工業(yè)的快速發(fā)展，對更快、更精確、更高效和更智能的編碼器的需求在急劇增加。 遺憾的是，目前市面上的編碼器無法向運動控制設(shè)計師提供任何智能。 CUI 基于 ASIC 的數(shù)字 AMT 編碼器系列彌補了這一空白，可為設(shè)計師提供重要的診斷和編程工具，這些工具能加快上市速度，減少現(xiàn)場停機時間。

圖 2：CUI 的 AMT 編碼器是市面上首款采用基于 ASIC 的數(shù)字設(shè)計。

將診斷能力納入到旋轉(zhuǎn)編碼器中，讓設(shè)計師能夠獲得有價值的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，而這在以前的純模擬解決方案中是無法做到的。 該數(shù)據(jù)可用于讓系統(tǒng)快速確定編碼器是否正常工作，出現(xiàn)故障或不能運行，或者失準。 然后，系統(tǒng)使用該數(shù)據(jù)告知操作員潛在的問題，或者在啟動電機和造成潛在災難性損失之前自行做出明智決定。 此外，工程師能利用此特性制定預防措施 - 例如，在運行應(yīng)用程序之前執(zhí)行“編碼器狀況良好”的測試序列。 這些能力是嚴格模擬編碼器所不具備的，可讓設(shè)計師盡可能縮短停機時間，并預測現(xiàn)場可能發(fā)生的裝置問題。

通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)可隨時監(jiān)控診斷數(shù)據(jù)，以提供有價值的性能趨勢，用于在發(fā)生故障前分析并預測運動控制系統(tǒng)內(nèi)的故障。 由于編碼器所處的關(guān)鍵位置，即直接安裝在電機上，因此診斷數(shù)據(jù)不僅局限于單個編碼器的性能，還能作為運動控制系統(tǒng)其他問題的預警，如軸錯位、軸承磨損或熱降解。 通過仔細審查數(shù)據(jù)，可以受控方式對機器進行預防性維護，并在發(fā)生災難性故障前修復問題。 這樣可限制影響嚴重的停機時間，提高機器使用壽命并促進整體系統(tǒng)智能。

除了預測優(yōu)勢外，若意外出現(xiàn)現(xiàn)場故障，板載診斷數(shù)據(jù)還可用于加速故障排除過程。 獲得這些寶貴的編碼器診斷能力讓維修技術(shù)人員能排除編碼器問題或者確定編碼器或電機可能存在問題，從而快速鎖定故障根源。 這樣可消除耗時、昂貴、容易出錯的試驗過程，不必從系統(tǒng)上拆除和更換編碼器和電機。 由于機器停機會造成生產(chǎn)率損失，因而其本身代價非常高；加上現(xiàn)場技術(shù)人員維修機器的費用，更是雪上加霜。 因此，具有編碼器診斷能力，以加快故障排除和維修過程，這將顯著節(jié)省成本，并最大程度降低現(xiàn)場故障的影響。

來自編碼器的診斷數(shù)據(jù)也可大幅節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)流程的時間。 作為工程師，我寧愿相信，我的所有設(shè)計一開始就能完美工作。 不過，事情并非總是一帆風順。 在測試過程中，我將不可避免地發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題；通常問題原因并不顯而易見，并且似乎有無窮無盡的變化因素。 這就要啟動故障排除流程，以確定為什么設(shè)備不能按預期運行。 而診斷數(shù)據(jù)可以加速這一流程，并快速定位需要改進的設(shè)計領(lǐng)域，無形中避免了數(shù)天或數(shù)周的調(diào)查。 這些節(jié)省不僅可縮短設(shè)計周期，帶來更穩(wěn)定的產(chǎn)品，還會加快上市時間。

CUI 的革命性 AMT11 增量系列和 AMT31 換相系列是首款集成這些診斷能力的旋轉(zhuǎn)編碼器。 通過使用 AMT Viewpoint? 軟件或簡單串行命令，CUI 將有價值的診斷數(shù)據(jù)交付到機器設(shè)計師手中。 這些小型裝置直徑 37 mm，厚 10 mm，在 +5 V 單電源下工作，可提供各種從 48 到 4096 ppr 的編程分辨率選擇，為所有 BLDC 極對配置提供換相信號。 根據(jù)應(yīng)用需求，除了軸向和徑向連接方向外，這兩種系列都提供有單端或差分輸出選項。 為了提高耐久性，堅固耐用的 AMT 編碼器的工作溫度范圍從 -40°C 到 105°C。

圖 3：CUI 的 AMT Viewpoint GUI 能讓用戶設(shè)定多個編碼器參數(shù)，并獲取診斷數(shù)據(jù)。

雖然無法完全消除停機時間，但診斷數(shù)據(jù)目前越來越多地用于機器設(shè)計中，這也極大降低了機器故障率，同時提高了恢復速度，使這些情況變得不再棘手。 在 M2M 系統(tǒng)中，編碼器從模擬過渡到數(shù)字組件，這也帶來了全新的可能性。 從這些關(guān)鍵診斷數(shù)據(jù)中獲得洞察力也證明了之前提到的名言 - “知識就是力量”。