接口海德汉编码器12/2021

接口接口位于编码器与后续电子电路之间，确
保信息的可靠交换。
海德汉编码器接口可连接许多常见的后续电子电路。可用的特定接口取决于编码器的测量方法和其它因素。
测量方法
对于增量式测量方法，通过计算自选定的
起始点开始的每一个增量值（测量步距数）确定位置信息。要确定位置，需要用
绝对参考点，因此，也需要输出参考点信号。增量式编码器通常输出增量信号。部分带信号转换器的增量式编码器提供计数
功能：一旦完成参考点回零操作，立即生
成绝对位置值并通过串行接口输出。
对于绝对式测量方法，直接由测量基准的光栅获得绝对位置信息。一旦开机启动，编码器立即提供位置值并可被后续电子电路随时读取。

注意：
特殊编码器可能还有其它接口特性（例如屏蔽功能）。

绝对式测量的编码器输出位置值。部分接口也提供增量信号。
绝对式编码器不需要执行参考点回零操
作，因此，绝对式编码器是串联式生产系
统、传送线或多轴机床应用的理想选择。
而且，提供更强的抗电磁干扰性能。

更多信息：

2

•• www.heidenhain.com.cn/
products/signal-converters•• 样本：电缆和接头信号转换器
海德汉信号转换器可灵活适配编码器信号
接口，满足应用要求。根据应用要求，可处理附加信号（例如温度传感器信号）并
传输给后续电子电路。

本样本是以前样本的替代版，所有以前
版本均不再有效。
订购海德汉公司的产品仅以订购时有效的样本为准。

有关产品所遵循的标准（ISO，EN等）
仅以样本中的标注为准。

目录

串行数据传输

串行接口

EnDat

双向接口

带增量信号

4

西门子

专有接口

不带增量信号

11

三菱

专有接口

不带增量信号发那科
安川
松下

PROFIBUS DPPROFINET IO
增量信号

其它信号

更多信息

SSI

专有接口
专有接口
专有接口
现场总线

基于以太网的现场总线同步串行接口不带增量信号

不带增量信号
不带增量信号
不带增量信号
不带增量信号

12

带增量信号

16

不带增量信号

14

正弦信号

1 VPP

电压信号，可高倍细分

18

方波信号

TTL

RS-422，典型值5 V

22

HTL

典型电压10 V至30 V，无反相信号

11 µAPPHTL

电流信号，可细分典型电压10 V至30 V

21
25

换向信号

条块换向

27

限位/回零

限位开关

29

正弦换向信号
位置检测

28
30

信号转换器

32

测量原理

38

测试和检测设备及诊断
一般电气信息
电缆长度

34
39
41

				

成熟可靠和不断发展的接口技术

EnDat 3提供更丰富的EnDat功能和优点，满足未来数字化生产要求。为此，EnDat 3
采用全新架构，保留成熟可靠的技术，并可确保优异的连续性并兼容前代接口。
EnDat 3性能：•• 复合传输电缆•• 总线拓扑•• 传感器：灵活通用的数据内容和传感器连接盒
•• 功能安全特性：黑通道通信•• 更宽数据带宽•• 可定义的发送列表•• 系统安装：提供访问权限接口协议

半双工模式下的数据请求和响应程序数据传输速度12.5 Mbit/s（25 Mbit/s）

物理层

电缆长度

HPF发送时间
（位置提供到主单元内）
周期时间

总线型工作

功能安全特性功能

12.5 Mbit/s：最长100 m / 25 Mbit/s：最长40 m

典型时间10 µs（参数XEL.timeHPFout表示位置值生成（锁存保存的位置值）与完整HPF传输间的持续时间（无电缆效应）典型值 > 25 µs
菊花链设计用于安全性达SIL 3级，黑通道通信诊断

状态监测和预防性维护访问控制

用户认证（例如，原点平移，OEM存储器）系统信息
支持的通信类型

订购标识订购标识决定主要通信性能

RS-485：4线或2线

EnDat 3：在电源供电线上调
制通信信号

EnDat 3：
通信 + 独立的电源供电线（4线）EnDat 3：总线型工作
可带传感器连接盒

自动配置和保存工作状态数据
E30-R2

E30-R4

E30-RB



–

–

–





–

–







–

更多信息：

www.endat.deD

Encoder
编码器

D
+

Cc
Connection
designation
连接标识

框图：2线

4

Housing外壳L-

Subsequent unit
UE 后续电子电路

Ubat

GND

L

RS-485

P_SD+

C TR

R

P_SD-

Rs

R

Cm

Housing外壳通信
EnDat 3需要两条导线进行通信。EnDat 3
的另外两条导线通常为编码器供电。由于无直流器件，可在供电线上调制通信信号，减少导线数量，部分应用下共仅需两条导线（例如，复合电机电缆）。EnDat 3接口的技术规范遵循OSI分层模型。
接口的编码器端为从单元，后续电子电路
为主单元。用半双工模式通信。通信周期
含主单元数据请求和从单元响应请求。主单元与从单元间的通信分为前台通信和后
台通信。

47

应用层

Angle

31
16 Bit MT

标准化的位置格式
编码器配置
错误处理
访问权限
....

0
32 Bit ST

前台
后台（嵌入在前台中）
发送列表（预定义的通信）
总线型工作
....

BGD

传输层

ForegroundandBackground

数据链路层
和网络层

BUS REQ

Wort
字 00

Wort
字 11

Wort
字 22

请求-响应程序定义的数据帧
....

HPF LPH LPF LPF

Rs-485，2线 / 4线12.5 Mbit/s / 25 Mbit/s
总线型工作
....

物理层
EnDat 3通信分层模型

前台通信
前台通信提供数据，必须在通信周期中提供（例如，控制单元周期）。

数据请求和响应被安排在已定义长度的帧中。每一次数据请求和响应都由前导码（PRE）开始并以结尾码（POST）结束。
REQ数据请求帧控制与编码器的通信或在其内触发部分操作（例如，清除出错信息），因此，也能确定响应的内容。对于
任何REQ帧的内容，响应帧都按照时间顺
序分为高优先级数据和低优先级数据。
响应含以下元素：•• 一个HPF（高优先级帧）
HPF通常含编码器位置。根据编码器情况，也可为HPF指定其它传输的信息。
•• 一个LPH（低优先级报文头）
LPH传输有关后续数据内容的状态信息。也包括有关发送列表和传输的LPF
数量的信息。在发送列表指定各独立通
信周期内的LPF时间顺序。
•• 多达15个可选LPF（低优先级帧）
LPF可传输其它数据，例如诊断值、传
感器信息或功能安全特性的冗余信息。

EnDat 3使用的LPF是基于EnDat 2.2中的附加数据。根据在编码器存储器中的发送
列表配置在不同LPF间切换。后续电子电路不参与控制单元周期。每次重新启动后，可在编码器的可挥发存储器中配置发
送列表，也可以在其非挥发存储器中永久配置发送列表。工作期间，发送列表规定
周期之间进行响应中应包括的LPF。存储
器中可保存多达8种不同的发送列表。数据请求的类型决定当前的发送列表，而后续电子电路可快速和灵活响应不同的工作
状态。

下图为典型的通信周期。在一个完整的通
信周期中，必然含白色字段和多达15个可
选LPF（灰色）。CRC（循环冗余校验）保护REQ、HPF和LPH协议内容和每一个
LPF。

后台通信
部分任务，例如从编码器存储器进行读取
和写入操作，其时间要求的优先级较低。
EnDat 3将这些任务定义为后台通道。后台通信内置在前台通信中，并用前台通信
帧传输数据（REQ，LPH，LPF）。因此，
后台通道可在控制单元工作周期内读取和
写入编码器存储器。但是，后台通道无法处理实时数据请求。
总线型工作
EnDat 3不仅支持点到点模式，还为特殊应用提供总线型操作模式。在总线型工作中，在请求帧前加入总线请求帧，因此允许多个成员在串行通信周期中发送响应。

RequestPRE

REQ
4 Byte

通信周期

Response
POST

PRE

HPF

LPH

LPF

8 Byte4 Byte8 Byte

POST

更多信息：

•• EnDat 3接口技术规范
•• www.endat.de5

功能安全特性
EnDat支持将编码器用在以下标准的安全
应用中：DIN EN ISO 13849-1（原为EN
954-1），以及EN 61508和EN 61800-5-2。
这些标准都是根据部件和子系统安装后的失效概率等因素评估高安全性的系统。这
种模块式方法使制造商可以在合格的子系
统基础上部署完整的系统。
EnDat 3编码器的功能安全特性满足安全性SIL 3级的要求，这是因为：•• 位置值– 两路独立的位置值：Pos1（高分辨率）和Pos2（根据情况，低分辨率）– 由安全控制单元比较Pos1与Pos2•• 强制动态采样– 周期性在编码器内测试监测功能•• 出错信息– 监测错误bit F1和F2•• 由于黑通道功能，不需要安全的EnDat
主单元，因此，不是安全链的一部分•• 运动控制单元和安全控制单元的通信
相互分离（例如，独立的出错信息）诊断EnDat提供大量编码器监测功能和诊断功
能，而且无需其它连线。诊断功能提供有效数据、出错信息和报警信息，这是全套系统达到高可用性不可或缺的功能。
主要因素：•• 设备利用率规划
•• 支持现场服务工程师•• 轻松评估编码器的功能冗余•• 简化修复操作中的排故操作•• 创建信息丰富的量化统计数据为分析编码器功能，周期性地读取编码器的有效数据。有效数据提供有关编码器当前状态和功能冗余的信息。全部海德汉编码器都采用统一的标度，支持一致性分析。
功能冗余并结合其它传感器数据为上层后续电子电路的状态监测和预防性维护提供基础。

小结：
易于部署，因为采用黑通道通信技术，结合标准化的位置数据格式与对编码器进行运动强制动态采样的可选功能。

更多信息：•• EnDat 3的功能安全特性应用条件•• www.endat.de

功能冗余的典型显示

6系统信息
EnDat提供有关编码器和系统的信息，这就是电子ID标签中的信息：•• 第一次配置编码器所需的全部参数都保
存在编码器内。
•• OEM厂商或机器设备制造商可将系统参
数保存在编码器的存储器中并可用密码保护。
•• 在正常工作中，可将系统数据或过程状
态数据，也即工作状态数据保存在编码
器内；编码器自己甚至可以采集工作状
态数据。

访问控制
用不同的用户认证等级保护存储区。访问
权限等级为OEM1、OEM2和用户。认证中
使用32-bit密码。编码器在发货时，编码
器的OEM1、OEM2和用户存储区中无数据，并用不同的密码保护。
单圈和多圈信息已可单独配置并被保护。
典型应用：•• OEM1（电机制造商）：单圈已设置和OEM1存储区已写入。已定义密码；
OEM1存储区已受保护。
•• OEM2（机器设备制造商）：多圈已设
置和OEM2存储区已写入。已定义单独密码；OEM2存储区已受保护。
•• 用户（客户）：可写入用户存储区。已
定义单独密码；用户存储区已受保护。

连接技术纯串行EnDat接口的编码器主要使用8针
M12和9针M23连接件。这是广泛使用的
接头，优点包括：•• 连接成本低•• 接头尺寸小巧，电缆直径细小
由于导线数量少，EnDat 3允许更多选配，进一步减小连接尺寸并满足应用要求。

电缆长距离高频传输需要技术过硬和高质量的电缆。为此，海德汉特别为这些应用设计开发了专用电缆。因此，我们建议用户使
用海德汉电缆。
4线技术
4线版用一对导线由主单元为编码器供电，并用第二对导线与编码器通信。

2线技术（HMC 2）
与4线版不同，2线版需要更多硬件。在此配置下，后续电子电路的电源与编码器的
通信都用相同的导线对。为此，用频分网络将编码器的供电和数据相互隔离（一路在主单元，一路在从单元）。
菊花链模式下的4线总线该版编码器用菊花链总线工作。与4线版
不同，4线菊花链总线版需要在编码器内另提供收发支路。用附加的收发支路连接总线上的下个编码器进行数据通信。4线
菊花链总线版也支持4线版。
传感器连接盒
4线版，可插入传感器连接盒。

designation
连接标识Connection

Encoder
编码器

UE

Up
0V

SD+
SD-

4线框图

后续电子电路Subsequent unit电源有关各编码器的供电电压和功率消耗数
据，参见其技术参数。对于EnDat 3接口的编码器，推荐使用12 V（±5 %）的供
电电压。

GND
RS-485R

Cm

R

Housing外壳Housing外壳

更多信息：•• EnDat 3硬件技术规范•• 样本：电缆和接头•• 产品信息文档：HMC 6•• 产品信息文档：HMC 2•• www.endat.de
HMC 2单电缆解决方案：可靠连接的标准连接件

7

				

双向接口

EnDat接口是一种用于编码器的数字双向同步串行接口。可输出位置值，读取和更新保存在编码器内的信息，或在编码器中
保存新信息。由于该接口采用串行传输方
式，仅需四条信号线。用后续电子电路的时钟信号同步传输数据。传输数据的类型（位置值，参数，诊断信息等）也由后续
电子电路发至编码器的模式指令选择。部
分功能仅用于与EnDat 2.2模式指令一起使用。
历史和兼容性
EnDat 2.1接口诞生于1990年代中期，现
已升级到EnDat 2.2版（建议在新应用中选用）。EnDat 2.2的通信、指令集和时间条件兼容EnDat 2.1版，但提供更明显
的优势。例如，EnDat 2.2允许随位置值
一起传输附加数据（传感器值，诊断信息等），无需发起单独请求。因此，这种接
口支持更多类型的编码器（例如，电池后备供电的编码器，增量式编码器）。该接
口协议也进行了扩展，进一步优化时间参数（时钟频率、计算时间、恢复时间）。

支持的编码器类型现在支持以下EnDat 2.2接口的编码器类型（可读取编码器的存储区）：•• 增量式直线光栅尺•• 绝对式直线光栅尺•• 增量式单圈旋转编码器•• 绝对式单圈旋转编码器•• 多圈旋转编码器•• 带后备电池的多圈旋转编码器对于不同编码器类型，必须用不同的方式
解读部分参数（参见EnDat技术参数），或必须处理EnDat附加信息（例如，增量
式编码器或带后备电池供电的编码器）。

接口EnDat串行双向数据输入

差分线路接收器，符合EIA RS-485标准有关
CLOCK、CLOCK、DATA和DATA信号要求

传输的数据

数据输出
位置值

增量信号

位置值，参数和附加数据

差分线路驱动器，符合EIA RS-485标准有关
DATA和DATA信号要求

沿箭头方向运动为增加（参见编码器的相应规格）取决于编码器» 1 VPP、TTL、HTL（参见增量信号下的各类型）订购标识订购标识决定主要技术参数并提供以下
信息：•• 典型供电电压范围•• 指令集•• 是否有增量信号•• 最高时钟频率订购标识中的第二位代表接口版本。对于
新一代编码器，订购标识从编码器存储区
读取。

增量信号
部分编码器也提供增量信号。这些信号主要用于提高位置值分辨率或为第二个后续设备提供数据。当前接口版本的编码器的内部分辨率较高，因此不需要提供增量信
号。订购标识提供编码器是否输出增量信
号：•• EnDat01 带1 VPP增量信号•• EnDatH 带HTL增量信号•• EnDatT 带TTL增量信号•• EnDat21 无增量信号•• EnDat02 带1 VPP增量信号•• EnDat22 无增量信号

有关EnDat01/02：
信号周期保存在编码器存储器中有关EnDatH/EnDatT：
输出内部增量信号的细分倍数在订购标识中由一个字母表示：•• a 2倍细分•• b 无细分
•• c	0.5倍细分（增量式信号/2）

8

供电电压编码器的典型供电电压取决于接口：
EnDat01
EnDat215 V ±0.25 V

EnDatH

10 V至30 V

EnDat02
EnDat22

3.6 V至5.25 V或14 V

EnDatT

4.75 V至30 V

例外情况，参见技术参数。

指令集
指令集提供有关可用模式指令的信息，模式指令决定编码器与后续电子电路间的信息交换。EnDat 2.2指令集包括全部EnDat
2.1的模式指令。此外，EnDat 2.2还提供
更多模式指令，甚至在闭环控制环中可用
其选择附加数据，激活存储器访问。将EnDat 2.2指令集的模式指令发给只支持
EnDat 2.1指令集的编码器时，将触发出错信息。支持的指令集保存在编码器的存储区中：•• EnDat01/21/H/T	指令集2.1
或2.2•• EnDat02/22
指令集2.2

EnDat01
EnDatT
EnDatH≤ 2 MHz（参见图中“无传播时延补偿”）

EnDat02≤ 2 MHz或≤ 8 MHz或16 MHz（参见说明）

EnDat21

EnDat22≤ 2 MHz≤ 8 MHz或者16 MHz

使用长电缆时，高达16 MHz的传输频率对
电缆的技术要求很高。由于传输技术的原因，直接连接编码器的适配电缆的长度不允许超过20 m。如果使用不超过6 m的适配电缆和加长电缆可实现更长电缆。通常，必须在给定的时钟频率下设计整条传输路径。

有关EnDat02的说明
EnDat02编码器可能带一个可插式电缆组件。选择适配电缆版本时，由客户决定编码器是否使用增量信号。这也影响最高允许的时钟频率。对于有增量信号的适配电缆，时钟频率限制在最高不超过2 MHz范围内；参见EnDat01。对于无增量信号的适配电缆，时钟频率可达16 MHz。其具体
数据保存在编码器的存储区中。

电缆长度，m 

时钟频率根据电缆长度（最长：150 m），时钟频
率在100 kHz与2 MHz之间。在后续电子电路中补偿传播时延后，时钟频率可达
16 MHz或电缆长度可达100 m。对于订购标识为EnDatx2的EnDat编码器，最高时钟频率数据保存在编码器的存储器中。对
于所有其它编码器，最大时钟频率为2 MHz。
仅EnDat21和EnDat22订购标识才提供传播时延补偿，对于EnDat02，参见下面的说明。

EnDat 2.1；EnDat 2.2无传播时延补偿

时钟频率，单位kHzEnDat 2.2带传播时延补偿（由EnDat主单元）咨询海德汉公司后，在部分条件下，电缆长度可达300 m。

位置值位置值的传输可带也可不带附加数据。一旦达到tcal计算时间后或14.5个时钟脉冲后，立即将位置值传输给后续电子电路。
计算时间由编码器的最高允许时钟频率决定，但不超过8 MHz。
对于位置值，只传输需要的位数。因此，
位数取决于给定的编码器和可从编码器读
取自动进行参数化。
典型操作模式
操作模式EnDat 2.1：该操作模式用于提供附加增量信号的编码器。为生成位置
值，同时读取绝对位置与增量位置，都用于计算位置值。基于增量信号，在控制环
中再次生成位置值。仅使用EnDat 2.1模式指令。

操作模式EnDat 2.2：该操作模式只用于
纯串行编码器。为生成位置值，编码器在每一个控制周期中都读取位置值。EnDat
2.2模式指令主要用于读取位置值。EnDat
2.1模式指令主要用于在开机后读取和写入参数。
在闭环控制环中，EnDat 2.2接口允许与位置值一起读取附加数据，可执行一定功能（例如读/写参数，重置出错信息）。

附加数据
根据传输类型（用MRS码选择），随位置值传输一项或两项附加数据。相应编码器
支持的附加数据类型保存在编码器的参数中。
附加数据包括：状态信息，地址和数据•• WRN：警告•• RM：参考点•• Busy：参数请求
附加数据1
•• 诊断
•• 位置值2•• 存储参数•• MRS码确认•• 测试值
•• 温度•• 附加传感器

附加数据2•• 换向信号•• 加速度•• 限位信号•• 异步位置值•• 工作状态错误源•• 时间戳

9

参数保存在多个存储区中，例如：•• 编码器专有信息•• OEM信息（例如，电机的“电子ID标签”）•• 工作参数（原点平移，指令等）•• 工作状态（报警或警告信息）

EnDat接口的监测和诊断功能可详细检测编码器。包括：•• 出错信息•• 报警•• 基于有效数据的在线诊断，轻松确定编
码器的功能冗余•• 安装编码器的参数绝对式编码器

工作状态

OEM厂商
参数

» 1 VPP A*)

增量信号*)

绝对位置值

工作参数

后续电子电路» 1 VPP B*)
EnDat接口存储区编码器提供多个用于保存参数的存储区。
后续电子电路可以读取这些存储区，编码
器制造商、OEM厂商甚至最终用户可写入
其中部分存储区。参数数据保存在永久存储区中。该存储区只允许有限次地进行写
操作，不适用于周期性地保存数据。可将
部分存储区设置为写保护（只允许编码器
制造商重置）。

编码器制造商参数
EnDat 2.1系统信息EnDat提供有关编码器和系统的信息，这就是电子ID标签中的信息：•• 第一次配置编码器所需的全部参数都保
存在编码器内。
•• OEM厂商或设备制造商可将系统参数保存在编码器的存储器中。
•• 系统或过程状态数据，也即工作状态数
据，可在闭环工作期间保存在编码器内。

EnDat 2.2*) 取决于设备

功能安全特性基础
EnDat 2.2完全支持编码器用在高安全性
应用中。其所基于的标准是DIN EN ISO
13849-1（原为EN 954-1），以及EN61508和EN 61800-5-2。根据这些标准，以一定条件评估安全系统，例如部件和子
系统安装后的失效概率。这种模块式方法
使制造商可以在合格的子系统基础上部署
完整的系统。

更多信息：

参见功能安全特性，
www.endat.de后续电子电路的输入电路设计规格IC1 = RS-485差分线路接收器和驱动器

数据传输

编码器

后续电子电路Z0 = 120 

增量信号取决于编码器（例如1 VPP）

更多信息：

问与答：RS-485收发器，
www.endat.de

10

1 VPP

公司特有的串行接口

数控系统制造商1)
西门子

发那科

接口

西门子
DRIVE CLiQ

发那科串行接口a样本中的标识

订购标识代码字母2)

注释

常速和高速版，两对传输线

DRIVE-CLiQ

DQ01

S

Fanuc aFanuc02F发那科串行接口ai Fanuc ai

Fanuc05

Fanuc06

高速，单对传输线

三菱

三菱高速接口

三菱

安川

安川
串行接口

安川

YEC02

Y

–

松下

松下串行接口松下

Pana01

P

–

1)
2)

Mitsu01
Mit02-4
Mit02-2
Mit03-4
Mit03-2

高速，单对传输线，包括a接口（常速和高速，双对传输线）

YEC07

Pana02M双对传输线
1代，双对传输线
1代，单对传输线
2代，双对传输线
2代，单对传输线

兼容YEC02

兼容Pana01

有关编码器与数控系统的更多组合信息，请联系数控系统制造商
代码字母是海德汉编码器型号后的附加字母，例如“LC 495 S”。

11

位置值
PROFIBUS-DP串行接口
PROFIBUS DPPROFIBUS是一种非专有、开放的并符合EN 50170国际标准的现场总线。用现场总线连接传感器可最大限度减少电缆和减少
编码器与后续电子电路间的连线数量。

例如，LC 115绝对式直线光栅尺

例如，ROC 425单圈旋转编码器拓朴结构和总线分配PROFIBUS DP为线性结构，传输速度可达
12 Mbit/s。可构成单主单元，也可构成多
主单元系统。每个主单元只服务于自己的从单元（查询方式）。从单元周期性地被主单元查询。从单元可以是传感器，例如绝对式旋转编码器或直线光栅尺，也可以
是控制装置，例如变频驱动器。
物理层特性
PROFIBUS DP总线的电气特性符合RS485标准要求。用屏蔽的双绞线电缆连接总线，其两端为有源总线端子。

例如，ROQ 437多圈旋转编码器PROFIBUS DP

例如，带电机的变频驱动系统

例如，RCN 8001绝对式角度编码器
PROFIBUS DP总线结构

初始设置
在系统配置中，可连接的海德汉编码器的
数据由各编码器的电子设备数据表提供，通常将该表称为通用站点描述文件（GSD）。
这些通用站点描述文件完整和准确地描述
设备特点，描述格式精确，因此，可方便
和应用友好地将设备接入总线系统中。
配置
PROFIBUS DP设备的配置和参数分配可根
据用户要求进行。用GSD文件，一旦在配
置工具中选择好主单元，这些设置信息将
保存在主单元中。因此，每次启动网络时，都能配置PROFIBUS设备。更换设备时，无需编辑或重新输入配置数据，简化
设备更换操作。

PLC

可选两种GSD文件：•• DP-V0框架的GSD文件•• DP-V1和DP-V2框架的GSD文件* EnDat接口

12

PROFIBUS DP框架
PNO（PROFIBUS用户组织）为将绝对式编码器连接PROFIBUS DP定义了一套标准、非专有的框架。使用标准化框架的全部设备都能确保高灵活性和易于配置。

DP-V0框架
可向位于德国卡尔斯鲁厄的PNO索取该框架（订购号：3.062）。该框架定义了两个级别：第1级相当于最小功能范围，第2级提供更多功能，其中部分为可选功能。
DP-V1和DP-V2框架可向位于德国卡尔斯鲁厄的PNO索取此框架（订购号：3.162）。类似地，该框架区分两类设备：•• 第3级提供基本功能，和•• 第4级提供完整标度和预设功能。
除第3级和第4级的标准必备功能外，还能定义选配功能。

支持的功能
在分布式现场总线系统中，最重要的是诊
断功能（例如，警告和报警）和电子ID标
签功能，其中含有关编码器型号、分辨率和测量范围的信息。也提供编程功能，例如改变计数方向，预设点/原点平移和改变
分辨率（标度）。还能记录编码器的工作时间和速度。
PROFIBUS DP的编码器
内置PROFIBUS-DP接口的绝对式编码器可直接连接PROFIBUS现场总线。这些编
码器的背面提供LED指示灯，用于显示工
作状态、供电电压和总线状态。

在总线盖下，可轻松接近编码开关，进行寻址（0至99）和用于触发终端电阻。如果旋转编码器是PROFIBUS DP现场总线上的最后一个设备和如果未使用外部终端电阻，必须激活终端电阻。

DP-V0等级的功能
特点
数据字长纯二进制码的位置值

数据字长

标度功能
测量步距数/圈总分辨率

改变计数方向预设值（输出数据：16 bit或32 bit）

诊断功能
警告和报警

工作时间记录

速度

框架版本

序列号

1)
2)

等级

旋转编码器
 16 bit 31 bit1)

直线光栅尺 31 bit1)







1，2

16

32

32

2
2







–
–





2

–







2













 2)

 2)

–













1，2

1，2

2

2

2

2

数据字长 > 31 bit，仅传输上31 bit 32 bit输出数据配置和32 + 16 bit输入数据配置
需DP-V1和DP-V2等级的功能
特点
数据字长

等级

标度功能

4

直线光栅尺

81-84

84









–













3，4







工作时间记录

3，4

 1)

 1)

 1)

 1)

 1)

框架版本

3，4

–













报文

改变计数方向预设点/原点平移

非周期参数

通过报警通道与通道
相关的诊断
速度

序列号

1)

DP-V2不支持

3，4

旋转编码器
 32 bit> 32 bit

4

4

3，4

3，4

3，4

81-84

–

13

PROFINET IO串行接口PROFINET IO
PROFINET IO是工业通信领域的开放式工业以太网标准。它以现场工作可靠的PROFIBUS DP功能模型为基础，但使用快速以太网技术作为物理传输介质，因此，可高速传输I/O数据。该标准还允许选择传输指令数据、参数和IT功能。

RCN 8000

IO设备

IO设备

IO设备

其他现场
设备

PROFINET用于将分布式现场设备连接到控制单元上。也描述参数化、诊断和控制
单元与现场设备间的数据交换。
PROFINET为模块型设计。用户自己可选级联的功能。为满足高速要求，这些功能的主要差异在于数据交换类型。

拓朴结构和总线分配PROFINET IO系统包括：•• IO控制单元（数控系统/PLC；控制自动化任务）•• IO设备（分布式现场设备，例如旋转编码器）•• IO监测器（开发或诊断工具，例如可为计算机或编程设备）
PROFINET IO遵循供方—需方模型，允许在以太网终端间通信。其优点是供方传输
数据不需要通信参与方的任何请求。

物理层特性海德汉编码器用100BASE-TX（IEEE 802.3
第25条）协议和用各向一条双绞线屏蔽电
缆连接PROFINET。数据传输速度为100
Mbit/s（快速以太网）。
PROFINET框架海德汉编码器普遍满足4.2版3.162框架的定义要求。该设备框架描述了旋转编码器的功能。支持类别4功能（全标度和预设功能）。有关PROFINET的更多信息，请
与PROFIBUS用户组织PNO联系。

PLC

LC 115

IO监测器

支持的功能

等级

旋转编码器

位置值

3，4

单圈

多圈


































–
–
–
–
–




3，4







3，4





































等时同步传输模式

类别4功能
标度功能
每圈测量单位数
整个测量范围
	周期性操作（二进制标度）
非周期性操作预设点码序
预设点控制G1_XIST1
兼容模式（编码器框架V.3.1）
工作时间
速度

框架版本

偏移值的永久保存标识和维护（I和M）
外部固件升级

14

IO控制单元

4

4
4
4
4
4
4
4
4
4

3，4

3，4
4

直线光栅尺

初始设置
为使配PROFINET接口的编码器正常工
作，必须下载通用设备描述标识码（GSD）文件并将其导入到配置软件中。
GSD文件含PROFINET IO设备工作所需的参数。

配置
框架是PROFINET功能和工作特性预定义
的配置，可用于部分设备或应用，例如旋转编码器。其定义来自PROFIBUS &PROFINET International (PI)组织并由该
组织发布。
框架十分重要，关系到开放性、互操作性
和互换性，用于确保最终用户用标准方法
可用不同制造商的类似设备。

带PROFINET的编码器或网关
带PROFINET接口的编码器或网关直接接入网络中。用PROFINET协议自动分配地
址。网络中的PROFINET IO现场设备用其
物理设备MAC地址寻址。编码器的两个双色LED灯用于总线和设备诊断。
最后一个设备的终端电阻不是必须的。

15

SSI串行接口用供电电压UP通过接口的编程输入端激活
以下功能：•• 旋转方向连续使针脚2为高电平（tmin > 1 ms），
将升序位置值的旋转方向反向。

•• 置零（设置为零值）
将上升沿（tmin > 12 ms）提供到针脚5，
将当前位置值设置为零（编码器必须静止）。

报警：编程的输入端必须有终端电阻（参见后续电子电路的输入电路）。

接口

SSI串行

传输的数据

绝对位置值

订购标识

数据输入
数据输出
编码类型

升序位置值
增量信号
编程输入
非有效
有效

连接电缆

电缆长度
信号传播时延完整数据格式的控制周期
不传输时，时钟线和数据线都保持在高电
平上。在时钟的第一个下降沿时保存内部、周期性生成的位置值。在时钟的第一个上升沿传输数据。

传输一个完整数据字后，数据输出线保持低电平直到编码器准备接收新测量值请求（t2）。SSI 39r1或SSI 41r1接口的编码器还需要一个后续暂停时钟（tR）。如果在该时间（t2或t2+tR）内收到另一个数据输出请求（CLOCK），将再次输出相同数
据。

如果数据输出中断（t  t2的CLOCK = 高电平），将在下个下降沿时保存新位置值。在下一个上升的时钟沿，后续电子电路读取数据。

单圈：SSI 39r1
多圈：SSI 41r1
差分线路接收器，符合EIA RS-485标准有关
CLOCK和CLOCK信号要求

差分线路驱动器，符合EIA RS-485标准有关
DATA和DATA信号要求
格雷码

从法兰端看顺时针旋转（可通过接口切换）

取决于编码器» 1 VPP、TTL、HTL（参见增量信号下的各类型）旋转方向和置零；有关该功能信息，参见编码器文档低电平 < 0.25 · UP
高电平 > 0.6 · UP海德汉屏蔽电缆；例如，PUR [(4 x 0.14 mm2) + 4(2 x 0.14 mm2) + (4 x 0.5 mm2)]
最长100 m6 ns/m数据传输

T = 1 µs至10 µs
tcal	参见技术参数
t1 	0.4 µs（无电缆）t2 =	17 µs至20 µs
tR  5 µs
n =	数据字长
ECN/ROC为13 bit
EQN/ROQ为25 bit

未图示CLOCK和DATA

允许的时钟频率与
电缆长度的关系

时钟频率，单位kHz 绝对位置值从最高有效位（MSB）开始通
过数据线（DATA）以控制系统的时钟速度（CLOCK）传输数据。单圈编码器的SSI标准数据字长为13 bit，多圈编码器为
25 bit。除绝对位置值外，还能传输增量信号。有关信号说明，参见增量信号部分。

电缆长度，m 

16增量信号部分编码器也提供增量信号。这些信号主要用于提高位置值分辨率或为第二个后续设备提供数据。基本是1 VPP增量信号。基于订购标识区分例外情况：•• SSI41H 有HTL增量信号•• SSI41T 有TTL增量信号

后续电子电路的输入电路设计规格IC1 = 差分线路接收器和驱动器
例如， SN 65 LBC 176
LT 485数据传输编码器后续电子电路Z0 =		 120 
C3 =		 330 pF（高抗噪性能）增量信号
例如，1 VPP

用连接件编程（有关该功能信息，
参见编码器文档）

置零
旋转方向

17

增量信号
» 1 VPP正弦信号» 1 VPP输出信号的海德汉编码器的电压信号支持高倍频细分。

正弦增量信号A和B的典型幅值为1 VPP，相位差为90°电子角。图示的输出信号顺
序，信号B滞后A，适用于尺寸图图示的运动方向。
参考点信号R的有效分量G约为0.5 V。在参考点旁，输出信号最多可减少1.7 V至静电平H。不允许由于该原因带动后续电子
电路动作。即使在低静电平处，信号峰值也可达到幅值G。
给编码器供电的电压符合技术参数要求
时，信号幅值有效。在120欧姆终端电阻的相应输出端之间进行差分测量确定信号
幅值。信号幅值随频率的升高而降低。截
止频率是指保持原信号幅值一定百分比的频率：•• –3 dB 信号幅值的 70 %•• –6 dB 信号幅值的 50 %信号描述中的参数适用于不超过截止频
率–3 dB的20 %的运动。

细分/分辨率/测量步距
1 VPP接口的输出信号通常在后续电子电路中进行细分，以达到足够高分辨率。用于速度控制时，通常细分倍数大于1000，
这样，即使在低轴速或低运动速度时，也
能提供可用数据。

接口

增量信号

参考点信号

连接电缆

电缆长度
信号传播时延» 1 VPP正弦电压信号

两路近正弦信号A和B
信号幅值M：			
非对称性|P – N|/2M：
幅值比MA/MB：		
相位角|j1 + j2|/2：		
1个或多个信号峰值R
可用分量G：			
静电平H：			信噪比E，F：			
零点宽度K，L：		

0.6至1.2 VPP；典型值1 VPP
 0.065（相当于15°）
0.8至1.25
90° ±10°电子角 0.2 V 1.7 V
0.04 V至0.68 V
180° ±90°电子角海德汉屏蔽电缆
例如，PUR [4(2 x 0.14 mm2) + (4 x 0.5 mm2)]
最长150 m6 ns/m这些值用于确定后续电子电路规格。有关需限制的编码器公差，如技术参数所示。
对于无内置轴承编码器，建议在初始安装中使用更小公差（参见安装说明）。

信号周期360°电子角

用于位置测量的推荐测量步距，参见技术
参数。还为特殊应用提供其它分辨率。

（额定值）
A、B、R测量值为示波器用差分测量的结果18

其它信号波形短路发生在20 °C

125 °C所有输出

< 20 s<5s

一路输出

< 3 min

截止频率
典型信号幅值与输出频
率间的关系曲线（取决于旋转编码器，可能不
同）

信号幅值

短路稳定性
输出端短路是不允许的工作条件。其例外
是供电电压为DC 5 V ±5 %的编码器，如果输出端短时与0 V或UP短路，这些编码
器不会失效。
< 1 min输出信号频率-3 dB截止频率-6 dB截止频率监测增量信号
建议用以下灵敏度电平监测信号幅值M：
阈值下限： 0.30 VPP
阈值上限： 1.35 VPP

增量信号A

可根据位置指示箭头的长度，监测增量信
号的幅值。在示波器上，输出信号A与B在XY图中显示为李萨如图形。理想的正弦信号生成直径为M的圆形。这时，位置指示r（图示）相当于½M。其公式为：r = (A2+B2)
其中：0.3 V < 2r < 1.35 V

时间 
时间 

增量信号B

后续电子电路的输入电路设计规格运算放大器（例如MC 34074）
Z0 = 120 
R1 = 10 k和C1 = 100 pF
R2 = 34.8 k和C2 = 10 pF
UB = ±15 V
U1 ≈ U0

增量信号
参考点信号

Ra < 100 ，典型值24 
Ca < 50 pF
SIa < 1 mA
U0 = 2.5 V ±0.5 V（相对于电源的0 V）

编码器后续电子电路

-3 dB的电路截止频率≈ 450 kHz≈ 50 kHz 对于 C1 = 1000 pF
和C2 =	   82 pF
50 kHz电路版本的带宽较小，但抗干扰性能较高。
电路输出信号
Ua = 典型值3.48 VPP
增益：3.48倍19高信号频率下后续电子电路的输入电路设计对于高信号频率的高精度编码器，需要使用特殊输入电路。
-3 dB的电路截止频率输入电路有多种可用的电路版本，因此可
用不同的截止频率。根据应用和所用的编码器，可能需要调整接收电路，以满足整个系统的最高工作性能要求。

增量信号
参考点信号

Ra < 100 ，典型值24 
Ca < 50 pF
SIa < 1 mA
U0 = 2.5 V ±0.5 V（相对于电源的0 V）

编码器（例如，LIP 281）

后续电子电路
C0

R0

UP
_
OP1
+

R0

Un
C0

电路输出信号
已为输入范围为2 VPP的后续A/D转换器优
化了输入电路。使信号增益达到1.21倍，
因此，A信号和B信号的输出电压达到Ua =1.21 VPP。R信号的信号增益系数为0.58。

截止频率–3 dB
信号

500 kHz
A，B

Ua

0V

Un

0V

UP

127 

R1

1.21 kR3

1.82 k

R2
C0
C1

OP1

R

+5 V

Z0*

R0

0

A，B
0V

R

+5 V
59.0 
31.6 

1.47 k220 pF
68 pF

2.5 MHz

例如，THS452x

0V

133 

0

681 
825 
464 

100 pF
47 pF

5 MHz

A，B
0V

R

+5 V
59.0 

31.6 

0V

133 

0

681 

RZ

10 MHz

A，B
0V

R

+5 V
59.0 

31.6 

825 
464 
47 pF
22 pF

* 对于A信号、B信号和R信号，电路的最终有效终端电阻为 120 。

20RZ

0 V或-5 V

133 
0

681 

59.0 

31.6 

825 
464 
22 pF
10 pF

例如，AD8138

 11 µASS正弦信号» 11 µAPP接口的海德汉编码器输出电
流信号。这些编码器用于连接ND系列数显
装置或海德汉EXE信号转换器。

正弦增量信号I1与I2的相位差为90°电子
角，典型信号幅值为11 µAPP。
图示的输出信号顺序—I2滞后I1—适用于图
中所示的运动方向（或长度计测量杆缩回运动）。
参考点信号I0的有效分量G约为5.5 µA。

给编码器供电的电压符合技术参数要求
时，信号幅值有效。这是基于在相应输出端间进行的差分测量。信号幅值随频率的升高而降低。截止频率是指保持原信号幅值一定百分比的频率：•• –3 dB截止频率：
信号幅值的70 %•• -6 dB截止频率：
信号幅值的50 %细分/分辨率/测量步距
11 µAPP接口的输出信号通常在后续电子电路中进行细分（海德汉ND系列数显装置
或EXE信号转换器），以达到足够高的分
辨率。

接口

增量信号

参考点信号

连接电缆

电缆长度
信号传播时延» 11 µAPP正弦电流信号

两路近似的正弦信号I1和I2
信号幅值M：			
非对称性|P – N|/2M：
幅值比MA/MB：		
相位角|j1 + j2|/2：		
一个或多个信号峰值I0
可用分量G：			
信噪比E，F：			
零点宽度K，L：		

7至16 µAPP；典型值11 µAPP
 0.065（相当于15°）
0.8至1.25
90° ±10°电子角
2 µA至8.5 µA
 0.4 µA
180° ±90°电子角海德汉屏蔽电缆
PUR [3(2 × 0.14 mm2) + (2 × 1 mm2)]
最长30 m6 ns/m

信号周期360°电子角（额定值）21 TTL方波信号
配« TTL接口的海德汉编码器含正弦扫
描信号的数字化电子电路，功能上分为带细分和不带细分电路两大类。

增量信号以相位差为90º电子角的系列方波脉冲信号Ua1和Ua2进行传输。参考点信号包括一个或多个参考脉冲Ua0，由增量
信号选通。此外，内置的电子电路还生成
其反相信号¢，£和¤，实现无噪声
信号传输。图示的输出信号顺序－信号
Ua2滞后Ua1－适用于尺寸图图示的运动方向。
故障检测信号¥代表故障状态，例如电源线断路、光源失效等。例如，在自动生
产中，用其关闭机器。

增量信号Ua1和Ua2的两个相邻沿间的距离
通过1倍频、2倍频或4倍频处理后得到一个测量步距。
后续电子电路必须能检测到方波脉冲的每个沿。“技术参数”中所示的最小边缘间距a适用于所示的输入电路和电缆长度为
1 m并基于差分线路接收器输出端的测量值。为处理参考点信号，通常在信号Ua1
和Ua2为高电平时，检查参考点信号电
平，并在Ua1或Ua2信号沿改变时进行选通。

接口« TTL方波信号

参考点信号
脉冲宽度
延迟时间

一个或多个TTL方波脉冲Ua0及其反相脉冲¤90°电子角（根据需要提供其它脉宽）|td|  50 ns

增量信号

故障检测信号
脉冲宽度

信号幅值
允许负载

切换时间
（10%至90%）
连接电缆

电缆长度
信号传播时延两路TTL方波信号Ua1, Ua2和其反相信号¢,£单TTL方波脉冲¥
故障检测：低电平（根据需要：高阻抗Ua1/Ua2）
正常工作：高电平tS  20 ms
符合EIA标准RS-422的差分线路驱动器Z0  100 		相应输出信号间
|IL|  20 mA		每路输出最大负载
Cload  1000 pF
至0 V
保护输出端，避免与0 V短路
t+ / t–  30 ns（典型值10 ns）
1 m电缆和指定的输入电路

海德汉屏蔽电缆
例如，PUR [4(2 × 0.14 mm2) + (4 × 0.5 mm2)]
最长100 m（¥最长50 m）
典型值6 ns/m

信号周期360º电子角

4倍频处理后的测量步距

注意：部分编码器不输出参考点信号、故障检
测信号和反相信号。请参见其针脚编号。

22

反相信号¢、£和¤未图示。

故障时钟控制的输出信号通常用在5倍频细分
（或更高倍数）的编码器和信号转换器中。这些信号的边缘间距a由内部时钟发
生器确定。同时，时钟频率决定增量信号
允许的输入频率（1 VPP或11 µAPP），因此时钟频率决定最高允许的轴速或运动速
度：

计算示例1
LIDA 400直线光栅尺要求：显示步距：0.5 µm；运动速度：1 m/s；
输出信号：TTL；连接后续电子电路的电缆长度：25 m。
后续电子电路必须可处理的最小边缘间距是多少？

选择细分倍数20 µm栅距：0.5 µm显示步距 =		
后续电子电路处理						细分				

40倍细分
4倍
10倍

对于所示的边缘间距，已考虑这些公差为
5 %；在任何情况下，所示值都不是名义边缘间距，而是最小边缘间距amin。

确定后续电子电路必须处理的边缘间距减去不同电缆传播时延的差异		如果电缆长度为25 m 			得到边缘间距					减去10%安全余量				后续电子电路的最小边缘间距

每米0.2 ns
5 ns0.215 µs
0.022 µs
0.193 µs

通常，编码器和无细分的信号转换器提供
非时钟控制的输出信号。技术参数中提供
最高允许输入频率条件下的最小边缘间距amin。如果减小输入频率，相应增加边缘
间距。

计算示例2
32 768线的ERA 4000角度编码器
要求：测量步距0.1"，TTL输出信号（需IBV外部信号转换器）；IBV到后续电子电路的电缆长度：20 m；
后续电子电路可处理的最小边缘间距：0.5 µs（输入频率：2 MHz）。
轴的旋转速度可多少？

anom =

1
4 · IPF · fenom

anom 名义边缘间距IPF
细分倍数
fenom 名义输入频率内部时钟发生器的公差影响输出信号的边缘间距a和输入频率fe，因此影响运动速度或轴速。

然而，对于最高允许的输入频率，必须考虑至少5 %的公差。这意味着相应地减小最高允许的运动速度或轴速。

不同电缆在传播时延方面的差异使每米电缆另外减小边缘间距0.2 ns。为避免计数错误，必须考虑10 %的安全裕度。后续电子电路应被设计为仍可处理结果边沿间距
的90%。
请注意：
严禁超过最大允许轴速或运动速度，即使是短时间也不允许，原因是可能造成
不可修正的计数错误。

选择边缘间距运动速度		
60 m/min（相当于1 m/s）
+ 公差值：5 %63 m/min
在技术参数中选择：下个LIDA 400版
120 m/min（技术参数数据）
最小边缘间距 0.22 µs （技术参数数据）

选择细分倍数32 768线相当于				
40"信号周期：0.1"测量步距 =		
后续电子电路处理				
IBV内细分					计算边缘间距后续电子电路允许的边缘间距		这相当于结果边缘间距的90 %
因此：结果边缘间距 			减去不同电缆传播时延的差异		如果电缆长度为20 m 			IBV 102的最小边缘间距 			

40"信号周期400倍细分4倍
100倍
0.5 µs

0.556 µs每米0.2 ns
4 ns
 0.56 µs

选择输入频率对于IBV 102，输入频率，也即边缘间距a可根据产品信息文档调整。
下个适用的边缘间距				
0.585 µs
100倍细分时的输入频率 			
4 kHz计算允许的轴速
3.8 kHz减去5 %公差					每秒3800个信号或每分钟228 000个信号。
ERA 4000的线数为32 768，因此：最高允许轴速 			6.95 rpm

23

允许的电缆长度
与边缘间距间的关系
电缆长度 

TTL方波信号传输给后续电子电路所允许的电缆长度取决于边缘间距a值。最大电缆长度为100 m或故障检测信号的最大电缆长度为50 m。必须为编码器提供要求的供电电压（参见技术参数）。用传感线监
测编码器电压并根据需要用适当调节设备调整电压（远程传感电源）。

无¥

有¥

边缘间距

后续电子电路的输入电路设计规格IC1 = 推荐的差分接收电路：		 DS 26 C 32 AT
		 仅限a > 0.1 µs：
		 AM 26 LS 32
		 MC 3486
		 SN 75 ALS 193

R1 = 4.7 k
R2 = 1.8 k
Z0 = 120 
C1 = 220 pF（用于提高抗噪性能）

24

增量信号
参考点信号

故障检测信号

编码器后续电子电路 HTL方波信号« HTL输出信号的海德汉编码器自带正
弦扫描信号的数字化电子电路，分为带和不带细分电路两大类。

增量信号以相位差为90º电子角的系列方波脉冲信号Ua1和Ua2进行传输。参考点信号包括一个或多个参考脉冲Ua0，由增量
信号选通。此外，内置电子电路还生成其反相信号¢，£和¤，实现无噪声信
号传输（不适用于HTL信号）。图示的输
出信号顺序－信号Ua2滞后Ua1－适用于尺寸图图示的运动方向。

故障检测信号¥代表故障，例如光源失效。例如，在自动生产中，用其关闭机器。
增量信号Ua1和Ua2的两个相邻沿间的距离
通过1倍频、2倍频或4倍频处理后得到一个测量步距。

后续电子电路必须能检测到方波脉冲的每个沿。技术参数中的最小边缘间距a是指在所示差分输入电路的输出端处的测量值。为避免计数错误，后续电子电路的设计需满足90 %边缘间距a可被处理的要求。
严禁超出最高允许轴速或运动速度。

接口
增量信号
参考点信号
脉冲宽度
延迟时间

故障检测信号
脉冲宽度

信号电平
允许负载
切换时间
（10%至90%）
连接电缆

电缆长度
信号传播时延« HTL，« HTL
方波信号

两路HTL方波信号Ua1，Ua2和其反相信号¢，£（HTLs无¢，£）一路或多路HTL方波脉冲Ua0和其反相脉冲¤（HTL无¤）90°电子角（根据需要提供其它脉宽）|td|  50 ns
一路HTL方波脉冲¥
故障：低电平
正常工作：高电平tS  20 ms

UH  21 V ，–IH = 20 mA时
UL  2.8 V ， IL = 20 mA时

供电电压
UP = 24 V，无电缆

|IL|  100 mA		每路输出最大负载（不含¥）
Cload  10 nF		
相对0 V
输出端可短路至0 V和UP最长不超过1分钟（不含¥）t+/t–  200 ns（不含¥）1 m长电缆和指定的输入电路

海德汉屏蔽电缆；例如，PUR [4(2 × 0.14 mm2) + (4 × 0.5 mm2)]
最长300 m（HTL最长100 m）
6 ns/m

故障

信号周期360º电子角

4倍频处理后的测量步距

反相信号¢、£和¤未图示。
HTL

HTLs

电缆长度 

HTL信号的增量式编码器允许的电缆长度
取决于编码器的输出频率、所供电压和工
作温度。

HTL输出信号的编码器电流消耗取决于输出频率和连接后续电子电路的电缆长度。

输出信号频率 

25

后续电子电路的输入电路设计
HTL

增量信号
参考点信号

编码器

后续电子电路故障检测信号

HTL

增量信号
参考点信号

故障检测信号26编码器

后续电子电路其它信号条块换向的换向信号条块换向信号U、V和W分别由三个独立刻
轨提供。全部采用TTL电平方波信号传输。

接口

换向信号
脉宽
信号电平
增量信号
连接电缆

电缆长度
信号传播时延« TTL方波信号

三路方波信号U、V、W和其反相信号U、V、W
2x180°机械角，3x120°机械角或4x90°机械角
（如需其它，可提供）参见增量信号 « TTL

参见增量信号 « TTL

海德汉屏蔽电缆
例如，PUR [6(2 x 0.14 mm2) + (4 x 0.5 mm2)]
最长100 m6 ns/m

换向信号（机械角度值）27

正弦换向的换向信号
换向信号C和D由Z1刻轨提供，相当于每
转一圈一个正弦周期或一个余弦周期。1 k电阻值时的典型信号幅值为1 VPP。后续电子电路的输入电路设计与» 1 VPP接口的设计相同。然而，终端电阻Z0要求1 k，而非120 。

接口

换向信号
增量信号
连接电缆

电缆长度
信号传播时延» 1 VPP正弦电压信号

两路近正弦信号C和D
有关信号电平信息，参见增量信号» 1 VPP
参见增量信号» 1 VPP海德汉屏蔽电缆；例如，PUR [4(2 x 0.14 mm2) + (4 x 0.14 mm2) + (4 x 0.5 mm2)]
最长150 m6 ns/m带Z1刻轨的电子换向
模拟开关

一圈

Z1刻轨

28

EEPROM和计数器绝对位置值大致换向

增量信号

增量信号

参考点信号

绝对参考位置准确换向A/D转换器多路复用器细分电子电路

位置值输出

限位开关
带限位开关的编码器，例如LIDA 400，有两个限位开关，用于检测限位位置和用作
回零轨。限位开关由不同的粘性磁条触
发，可以精确地切换左限位开关或右限位
开关。可成串地配置磁条使其成为回零轨。
限位开关信号通过独立信号线传输，因此直接提供限位开关信号。

LIDA 4xx

限位开关L1和L2的每一个1 TTL方波脉冲的HIGH
高电平/LOW低电平输出信号

在5 V电压下，集电极的负载电阻为10 k

信号幅值
允许负载
上升时间
切换时间
（10%至90%）下降时间
允许的电缆长度

IaL  4 mA
IaH  4 mA

t+  10 µs
t–  3 µs
用3 m电缆和推荐的输入电路设计的测量
最长20 m2

L1/L2 =	限位开关1和2的输出信号
开关沿的公差：±2 mm

2Ⓢ = 测量长度ML的起点
1 = 限位开关1的磁条N
2 = 限位开关2的磁条S后续电子电路的输入电路设计规格IC3（例如，74AC14）
R3 = 1.5 k2

LIDA 400限位开关

+ 5V

+ 5V

10 k

LS

29

位置检测
带位置检测功能的编码器，例如LIF 4x1/
LIP 60x1，不仅提供增量信号，还提供回零轨和检测限位位置的限位开关。

输出信号

对于LIP 60x1，可用PWM 21精确地调整限位/回零位置。

允许负载该信号在单独信号线H和L中用TTL电平传输，因此，直接提供该信号。

LIF 4x1/LIP 60x1

回零轨H和限位开关L各一个TTL脉冲信号

TTL
UH  3.8 V， –IH = 8 mA时
UL  0.45 V，IL = 8 mA时

信号幅值

R  680 
IILI  8 mA

最长10 m；对于LIP 60x1，用PWM 21调试期间，
最长3 m

允许的电缆长度

LIP 60x1

 (ML + 10) 
ML
4

0.1
0.2 F



12
10

16.1

10

r+5



Ho 1.3

Ⓡ = 参考点位置Ⓢ = 测量长度ML的起点
LI = 限位标志，可调Ⓗ = 回零轨开关
Ho = 回零触发点

回零




LI

LI10.5*

30



LI

LI20.5*

限位

LIF 4x1Ⓡ = 参考点位置Ⓢ = 测量长度ML的起点
LI = 限位标志，可调Ⓗ = 回零轨开关
Ho = 回零触发点后续电子电路的输入电路设计规格IC3（例如，74AC14）
R3 = 4.7 k

限位开关
回零轨
LIF 400
LIP 6000

31

更多信息
信号转换器
海德汉信号转换器可灵活适配接口信号，调整编码器信号，满足应用要求。根据应
用要求，可处理附加信号（例如温度传感
器信号）并传输给后续电子电路。

信号转换器的输入信号
海德汉信号转换器可连接1 VPP正弦信号（电压信号）或11 µAPP正弦信号（电流信号）的编码器。EnDat或SSI串行接口的编码器也能连接不同的信号转换器。

信号转换器的输出信号
信号转换器为后续电子电路提供以下接口：•• TTL方波脉冲信号序列•• EnDat 2.2•• DRIVE-CLiQ•• 发那科串行接口•• 三菱高速接口•• 安川串行接口•• PROFIBUS

盒式

接头式

正弦输入信号的细分
信号转换器不仅可以转换信号，还可以细分编码器正弦信号。因此，支持更细小的
测量步距和提高控制质量和优化定位特性。
位置值的形成不同的信号转换器带计数器功能。从最后
一个设定参考点开始，每当读数头移过参考点时，生成一个绝对位置值并输出给后续电子电路。

电缆型

顶盖安装轨

32

输出

接口

« TTL

数量
1

« TTL/» 1 VPP（可调）

2

EnDat 2.2

1

DRIVE-CLiQ输入接口» 1 VPPIBV 101

无细分

IBV 600» 1 VPP1

EnDat 2.2

PROFINET IO

1EnDat 2.2

EnDat 2.2

1
2

1
1

2

1

25/50/100/200/400倍

IBV 102
IBV 660 B

5/10倍

IBV 3171

5/10倍

EXE 101盒式 – IP65» 1 VPP

20/25/50/100倍

插头式 – IP401

安川串行接口可切换

5/10倍» 1 VPP» 1 VPP1)

盒式 – IP65

盒式 – IP65

发那科串行接口 1

PROFIBUS DP 1型号

1

EnDat 2.2

11插补1)或细分

» 11 µAPP

1

三菱高速接口数量结构设计 – 防护等级IP

盒式 – IP65

插头式 – IP40

20/25/50/100倍
20/25/50/100倍
2倍

5/10倍

5/10倍和20/25/50/100倍
 16 384倍细分 16 384倍细分

IBV 3271
EXE 102

IBV 6072
IBV 6172
IBV 6272
EIB 192

EIB 392

盒式 – IP65

 16 384倍细分

EIB 1512

电缆式 – IP65–

EIB 3392 S

插头式 – IP40

 16 384倍细分

EIB 392 F

盒式 – IP65

盒式 – IP65–

 16 384倍细分

EIB 2391 S
EIB 192 F

盒式 – IP65

 16 384倍细分

EIB 1592 F

插头式 – IP40

 16 384倍细分

EIB 392 M

盒式 – IP65

 16 384倍细分

EIB 192 M

2盒式 – IP65

 16 384倍细分

EIB 1592 M

1

顶盖安装轨

–

PROFIBUS网关

11

插头式 – IP40

顶盖安装轨

–

–

EIB 3391 Y

PROFINET网关

33测试和检测设备及诊断海德汉编码器为编码器的初始设置、监测和诊断提供全部所需信息。提供的信息类
型取决于增量式或绝对式编码器以及所用的接口。

增量式编码器使用1 VPP、TTL或HTL接口。TTL和HTL信号的编码器在内部监测
信号幅值并生成简单的故障检测信号。对
于1 VPP信号，只能用外部测试设备或用后续电子电路（模拟诊断接口）的计算资源
分析输出信号。

绝对式编码器用串行方式传输数据。根据接口类型，可输出1 VPP的附加增量信号。
在编码器内广泛监测这些信号。监测结果（特别是有效数据）与位置值一起通过串
行接口（数字诊断接口）传输给后续电子电路。提供以下信息：•• 出错信息：位置值不可靠•• 警告：已达到编码器的内部功能极限•• 有效数据：–– 有关编码器功能冗余的详细信息–– 所有海德汉编码器的统一标度–– 可周期地读取
后续电子电路可轻松评估编码器的当前状
态，包括在闭环模式中。

用PWM 21和ATS软件诊断为分析这些编码器，海德汉提供相应的
PWM检测仪和PWT测试设备。根据这些设备的连接方式，可进行两种类型的诊断：•• 编码器诊断：直接将编码器连接测试或检测设备，因此可以详细地分析编码器的功能。
•• 监测模式：将PWM检测仪接入闭环控制
环中（根据需要，使用适当测试适配器）。因此，可在工作中实时诊断机器或设备。可用的功能范围取决于接口。
用PWM 21和ATS软件初始设置

34

一览表
接口

EnDat 2.1
（带增量信号）

输出信号
（选择）

位置值
增量信号

PWM 21

编码器诊断

监测模式

编码器诊断

有
有

无
有

有
有

无
无

无7)
无7)

有
有1) 5)

有8)
有8)

EnDat 2.2
（无增量信号）

位置值
有效数据

有
有

有
有1)

发那科

位置值
有效数据

有
有

有
有

DRIVE-CLiQ

三菱
松下
安川
SSI
1 VPP

11 µAPP
TTL

HTL

换向信号
1)

位置值
有效数据

位置值
有效数据
位置值
有效数据

PWT 101

有
有

有
有5)

有
有

有8)
有8)

有8)
有8)

有
有

有
有1)

位置值
增量信号

有
有

无
有

无
无

增量信号

有

有

有

位置值
有效数据

增量信号

有
有6)

有

有

增量信号
扫描信号

有
有4)

条块换向
正弦换向信号

有有增量信号

控制系统必须要求和传输的信息
用适当的信号适配器
3)只适用于条块换向的编码器（参见编码器文档）
4)如果编码器支持（PWT功能）
5)不适用于订购标识为Mitsu01的编码器
6)
不适用于EIB 3391 Y
7)
尚不可用的功能8)
需要双对传输（更多信息，参见PWT 100/PWT 101文档）

无7)
无7)

有2)
2)

有
无
无

无
有

有8)
有8)

有
有
有4)
无7)
3)

有
有

2)

35

PWT 101
PWT 101是测试设备，用于测试和调试海德汉增量式和绝对式编码器的功能。PWT101结构紧凑、坚固耐用，是便携式应用的理想选择。

编码器输入仅限海德汉编码器

显示屏

供电电压
工作温度

防护等级EN 60529
尺寸

安装向导
安装敞开式或多段式直线光栅尺或模块型角度编码器时，建议使用PWM 21及调试
和测试软件（ATS）。如果编码器接口支
持PWT 101，也能在一定范围内使用。

PWT 101•• EnDat 2.1或EnDat 2.2（带或不带增量信号）•• 发那科串行接口•• 三菱高速接口•• 松下串行接口•• 安川串行接口•• 1 VPP•• 11 µAPP•• TTL
4.3英寸触控屏DC 24 V
功率消耗：最大15 W
0 °C至40 °C
IP20

约145 mm x 85 mm x 35 mm

电平显示

PWT显示

编码器*

PWT 101可用于

LIC 21xx，LIC 31xx，LIF 4xx，LIF 1xx，
LIDA 4xx，LIDA 2xx，ERM 2xxx适用范围有限：为达到理想安装质量，
LIC 41xx，LIP 3xx，LB 3xx，LC 2xx,
请使用PWM 21及ATS调试和测试软件
PP 281，ECA 4xxx，ECM 24xx，
ERA 4xxx，ERA 7xxx，ERA 8xxx，ERP 880
LIP 2xx，LIP 6xxx，ERP 1xxx，ERO 2xxx 需要PWM 21和ATS调试和测试软件*请阅读编码器文档中的说明36

PWM 21
PWM 21相位角测量仪和所含的ATS调试和测试软件是一套调试和测试套件，可诊断和调试海德汉编码器。

编码器输入

接口

供电电压
更多信息，参见PWM 21，ATS软件“产品信息”文档。

尺寸

语言
功能

系统要求和建议PWM 21•• EnDat 2.1或EnDat 2.2（带或不带增量信号）•• EnDat 3（可能需要信号适配器）•• DRIVE-CLiQ•• 发那科串行接口•• 三菱高速接口•• 安川串行接口•• 松下串行接口•• SSI•• 1 VPP/TTL/11 µAPP•• HTL（通过信号适配器）USB 2.0

AC 100 V至240 V或DC 24 V

258 mm × 154 mm × 55 mm
ATS德语，英语，法语，意大利语，西班牙语，韩语，
简体中文，繁体中文•• 位置显示
•• 连接对话•• 诊断•• 安装向导，EBI/ECI/EQI，LIP 200，LIC 4000等•• 其它功能（如果编码器支持）•• 存储器内容

计算机（双核处理器 > 2 GHz）
RAM > 2 GB
操作系统：Windows 7、8和10（32-bit / 64-bit）
500 MB可用硬盘空间

DRIVE-CLiQ是西门子公司（Siemens AG）的注册商标。

37

测量原理
增量测量法
增量测量法的光栅由周期性栅线组成。计
算自选定原点的每一个增量数（测量步距数）获得位置信息。轴速或运动速度通过
一定时间内的位置变化用数学计算确定。
由于需要绝对参考点确定绝对位置，测量
基准上提供另一条含一个或多个参考点的刻轨。测量基准的绝对位置由参考点确
定，可精确到一个测量步距或信号周期。
因此，必须扫描参考点才能建立绝对基准或确定最近选择的原点。部分不理想情况
下，可能需要机床移动测量范围的较大部分。为简化回零操作，许多海德汉编码器
都提供距离编码器参考点：参考点刻轨上
提供多个参考点，彼此相距不同定义的距离。单方向移过两个相邻参考点后，后续电子电路可在较短运动距离内确定绝对基准。距离编码参考点的栅鼓或编码器在型
号后用字母“C”表示（例如，TTR ERM
2200 C和ERA 4200 C角度编码器和LS 487 C
直线光栅尺）。对于距离编码参考点，绝
对参考点的位置由两个参考点间的增量数
和以下公式计算确定。

绝对测量法
绝对测量法是指光栅尺或编码器在通电时
立即提供位置值并供后续电子电路随时读取。因此，无需点动运动轴进行参考点回零操作。绝对位置信息由测量基准读取，
在测量基准上刻有串列编码的栅线。为得
到位置值，细分单独的增量信号刻轨。

零位角度编码器：

Þ1 = (abs A–sgn A–1) x N + (sgn A–sgn D) x abs MRR2
2

和：A = 2 x abs MRR–N
GP定义：Þ1 =	第一个参考点相对零点位置的绝对角度位置，单位度
abs = 绝对值sgn =	代数符号（“+1”或“–1”）MRR =	移过的参考点间的被测值，单位度
N =	两个固定参考点间的名义增量值（见表）GP = 栅距（ 360° ）线数D=	旋转方向（+1或–1）
按照配合尺寸的旋转为“+1”

38

直线光栅尺：

P1 = (abs R–sgn R–1) x N + (sgn R–sgn D) x abs MRR2
2
和：R = 2 x MRR–N

定义：
P1 =	第一个移过的参考点位置，信号周期数
abs = 绝对值sgn =	代数符号（“+1”或“–1”）MRR =	移过的两个参考点间的信号周期数
N =	两个固定参考点间的名义增量值，信号周期数（见下表）D=	运动方向（+1或–1）。读数头向右运动（正确安装时）
等于+1

一般电气信息适用范围一般电气信息适用于海德汉编码器、信号转换器和电缆。有关其它方面信息，参见技术参数。在“一般电气信息”中，“编码器”是指海德汉编码器和海德汉信号转换器。

电源只能将海德汉编码器连接由PELV系统供电
的后续电子电路（有关相关术语的定义，
参见EN 60204-1）。

如果由可满足第3版IEC 61010标准9.4节
要求的限能辅助电路供电（低电压，限能），或由可满足UL13101)标准要求的2类辅助电路供电，编码器满足IEC 61010-1
标准要求。
如合格证上所示，如果由相应DVC A级电
压的辅助电路供电，功能安全特性认证的编码器也满足IEC 61800-5-3标准的要求。

需要用稳压的直流电压UP为编码器供电。
有关电压和电流消耗或功率损失信息，请

参见相应的技术参数。有关直流电源的电压波动，需满足以下参数要求：•• 高频干扰信号
UPP < 250 mV，dU/dt > 5 V/μs•• 低频基波干扰UPP < 100 mV计算编码器的电流消耗和功率消耗时，应
考虑编码器端实际得到的电压UP。该电压
为后续电子电路的供电电压UE减去电源线的压降U。

在编码器端必须满足电压值要求。对于带
电缆组件的编码器，必须考虑电缆组件中的电压下降。根据需要，必须从编码器文档中查询其它信息（例如，电源导线的横截面）。如果有传感线，可用传感线监测
和调整给编码器的电压。如果无可调供电电源，与相应的供电线并联传感线，以减小压降。

宽电压供电的编码器对于宽电压供电的编码器，电流消耗与供电电压之间为非线性关系。然而，编码器
的功率消耗曲线近似为线性（参见功率消
耗和电流消耗图）。

然而，电源供电的限制不能受谐波成份影响。

设计电源时，使用技术参数中的最大电流
或功率消耗数据。
为了比较和检测，还为典型供电电压或额定电压给出了典型环境条件下和空载（只连接供电电压）工作条件下的典型电流消
耗或功率消耗。该信息不具约束力，如有变更，恕不另行通知。

电流消耗和功率消耗与供电电压间的关系（举例）供电电压的要求取决于编码器接口。需要
区分非宽电压供电的编码器（例如DC 5.0
V ±0.25 V）与宽电压供电的编码器（例如，DC 3.6 V至14 V）。

1) 也可用DIN EN 61010-1、EN 61010-1、UL 61010-1和CAN/CSA-C22.2第61010-1号标准的相应内容取代第3版
IEC 61010-1第9.4节。

功率消耗和电流消耗（基数单位）后续电子电路的功率输出
（基数单位）

电缆长度对后续电子电路功率输出的影响（举例）供电电压，V编码器电缆/适配电缆连接电缆供电电压，V合计编码器功率消耗（基于5 V时值）编码器电流消耗（基于5 V时值）39为此，技术参数提供最低供电电压和最高供电电压时的最大功率消耗值。在最大功率消耗中，考虑以下因素：•• 推荐的接收器电路
•• 电缆长度1 m•• 老化因素和温度影响•• 需正确使用有关时钟频率和周期时间的编码器对于宽电压范围供电的编码器，计算电源线压降U时必须考虑非线性的电流消耗。
三个步骤：

第1步：供电线的电阻
用以下公式计算电源线的电阻值（适配电缆和连接电缆）：如果已知压降值U，可计算编码器和后续电子电路的以下参数：编码器端的电压、
编码器的电流消耗、编码器的功率消耗、后续电子电路应提供的功率。
编码器端的电压：UP = UE – ¹U

编码器的电流消耗：
¹U
IM =
RL

如果海德汉编码器经海德汉信号转换器由后续电子电路供电，那么，必须将编码器
的功率消耗和信号转换器的功率消耗相加，以确定功率消耗结果。
根据信号转换器，可能必须考虑接口信号转换器开关电源工作效率的补偿因素（参见相应产品信息文档）。

编码器的功率消耗：
PM = UP · IM

后续电子电路的功率输出：PE = UE · IM

RL = 2 · 1.05 · LC
56 · AP

第2步：压降计算的系数

b = RL ·PMmax – PMmin+ UE
UPmax – UPminc = PMmin · RL +(UE – UPmin)

PMmax – PMmin· RL ·
UPmax – UPmin

第3步：根据系数b和c计算压降¹U = 0.5 · (b – b2 – 4 · c)
宽电压供电的编码器对于非宽电压供电的编码器（典型供电电
压：DC 5 V），用下面公式计算供电线的压降U：
1.05 · LC∆U = 2 ∙∙ IM ∙ 10–3
56 · AP定义：UP编码器端电压，单位VIM	编码器的电流消耗，单位mA
PM	编码器的功率消耗，单位W
UE	后续电子电路供电电压，单位VPE	后续电子电路的功率输出，单位W∆U	电缆压降，单位VLC
电缆长度，单位米
AP 	供电线截面积，单位mm2（参见电缆）
2		输出线和输入线编码器M到后续电子电路E：

编码器M与后续电子电路E间的信号转换器：40

1.05	双绞线长度系数铜线电导率
56
RL 	供电线电阻（双向），单位ohm
PMmin，
PMmax 	最小或者最大供电电压时的最大
功率消耗，单位W
UPmin，
UPmax 	编码器的最小或最大供电电压，
单位V

电缆长度

最大电缆长度“技术参数”中的电缆长度仅适用于海德汉电缆和为后续电子电路推荐的输入电路
设计。最大允许的电缆长度受以下关键因
素限制：•• 遵守编码器供电电压要求•• 数据传输技术的限制（例如，纯串行接口协议的设计和制造商专用接口的技术
参数）
请注意：必须分别检查各项限制并满足其要求。

遵守编码器供电电压要求压降可导致供电电压低于最低允许电压，特别是电缆长度较长和编码器对电流要求
较高时，例如绝对式直线光栅尺和角度编
码器。因此，后续电子电路中应选择尽可
能高的供电电压UP。以下措施可减小压降：•• 尽可能缩短小截面细电缆的长度•• 较大电缆长度时，选用更大横截面的导线•• 对于无可调供电电源的后续电子电路，
并联连接供电线与传感线。以此将可用的截面积增加一倍数据传输技术
预组装电缆的数据传输性能、接口协议性能和其它技术参数影响电缆长度的设计。
对于数据传输频率达16 MHz的纯串行接口，如果电缆长度较长，那么电缆需要达到较高的技术要求。海德汉为这些应用特别设计的电缆充分满足这些要求。为此，海德汉建议使用海德汉原厂电缆。
直接连接编码器的适配电缆的长度有一定限制。要使用更长的电缆，选用适配电缆和截面积更大的附加连接电缆。

下表为预组装电缆的最大总长度。

EnDat 3
HMC 2
EnDat 2.2
HMC 6
DRIVE-CLiQ
发那科，松下三菱，安川EnDat 2.1
SSI
1 VPP
11 µAPP
TTL
1)

100 m
100 m
100 m
100 m
100 m
30 m1)
30 m
150 m
100 m
150 m
30 m
100 m

根据编码器，电缆长度可达50 m

编码器请考虑特定编码器的技术参数。

纯串行接口电缆长度

41

编码器
LC/RCN/ROC
ECN 1325
EQN 1337
AK LIC 41x

功率消耗，
UP = 3.6 V或14 V适配电缆  4.5 mm
AP = 2 x 0.16 mm2

3.6 V  600 mW
14 V  700 mW

0.3 m

3.6 V  1100 mW
14 V  1300 mW

3.6 V  700 mW
14 V  800 mW

3.6 V  950 mW
14 V  1050 mW

20 m
6m
1m

0.3 m
3m
1m

电机壳内输出电缆编码器的输出电缆纯串行接口的最大电缆长度（基于DC 4.9 V供电电压确定）影响可获得的最大电缆长度的主要因素是后续电子电路的供电电压。在供电电压为DC 12 V（±10%）时，海德汉连接电缆
允许表中编码器的电缆总长达100 m。表中的选定值4.9 V代表商品化后续电子电路
供电电压的下限。该表中的示例为不同编码器的适配电缆长度组合（ 4.5 mm）
以及连接电缆的最大电缆长度。表中数据适用于并联传感线与供电线。可获得的总长度是适配电缆与连接电缆长度之和。

注意：
根据编码器的不同，可能还有其它长度
限制。更多信息，参见相应编码器样本和“产品信息”文档。

42

附加连接电缆

预组装电缆  6 mm
AP = 2 x 0.16 mm2预组装电缆  8 mm
AP = 2 x 0.35 mm2

65 m

99 m

15 m
29 m
34 m

35 m
66 m
77 m

55 m

99 m

37 m
39 m

85 m
89 m

备注：
•• 这些数据适用于后续电子电路的供电电压UP = 4.9 V•• 电缆长度可能受编码器接口版本的限制（参见相应样本中的编码器数据；最大值 = 100 m）•• 所示的功率消耗值仅适用于当前版本的海德汉编码器接口样本。有关当前有效
的功率消耗值，请参见相关产品样本中
的技术参数。
•• 还请考虑后续电子电路制造商有关编码器供电电压和最大允许电缆长度的信息。

编码器开启/关闭特性开启时间tSOT后提供有效输出信号。在时间tSOT期间，输出信号达到表中的最高电压值。开启时间tSOT的长短取决于接口。
接口

1 VPP

11μAPP

开启时间

1.3 s

最大电压

5.5 V

UPmax
UPmin

UPP

0

TTL

HTL

UPmax

SSI

UPmax

EnDat

5.5 V

PROFIBUS DP 2 s
PROFINET电源电压开启/关闭的瞬态响应

10 s

5.5 V

UPmax

有关后续电子电路电源的设计信息选择后续电子电路的电源
选择尽可能接近公差上限的电源。考虑电缆长度导致的电压压降¹U。电源应在公差的上限范围内，特别是供电电压为DC 5 V±0.25 V和DC 5 V ±0.5 V的编码器。对于
DC 3.6 V至14 V和带功能安全特性的编码
器，建议供电电压为DC 12 V。

无效输出信号有效无效

如果将电源关闭，或如果供电电压低于UPmin，输出信号也无效。而且，还必须考虑
接口本身的开启/关闭特性。如果海德汉编码器使用中间的海德汉信号转换器工作，
也必须考虑信号转换器的开启和关闭条件。

这里不涉及海德汉支持的其它专用接口。

后续电子电路的功率输出对于宽电压供电的编码器，必须考虑技术
参数中的最高功率消耗。特别是DC 5 V供电电压的编码器，必须注意所示电流消耗
的功率其标注为空载。因此，需要注意接收电路的设计可能增加电流消耗。必须考
虑适配电缆和连接电缆中的消耗。

开启时瞬间的最大电流消耗在设计电源规格时，必须考虑更大的电流消耗。为此，海德汉建议采用限电流的电源。推荐的限电流值为400 mA，但至少需要达到编码器在静态状况下最大电流消耗
的1.2倍。
在设计关闭时电流监测的规格时（特别是触发阈值和触发速度），必须确保在开机的瞬间可承受更大的电流消耗。

43

数据有效期由于信号传播时延，与编码器的当前物理
位置可能不同•• 编码器中（串行接口）
和•• 后续电子电路中（增量式接口）。
合计后的不同信号传播时延称为数据有效期。其可产生所确定的位置与编码器当前
物理位置值间的速度相关偏差。
数据有效期由编码器和后续电子电路的模
拟和数字信号处理过程中的信号传播时延和传输路径上的传播时延决定。由于接口
的工作特性，数据有效期可能有积极作用，也可能有消极作用。
更多信息，根据需要，参见编码器的技术
参数（请根据需要联系海德汉）。

44电气允许的轴速或运动速度

编码器的最高允许轴速或运动速度取决于：•• 机械允许轴速或运动速度和•• 电气允许轴速或运动速度。
对于正弦输出信号的增量式编码器，电气允许轴速或运动速度受-3dB/-6dB截止频
率或后续电子电路允许的输入频率限制。
对于方波信号的增量式编码器，电气允许轴速或运动速度受以下限制：– 编码器的最高允许扫描/输出频率fmax
和– 后续电子电路最小允许的边缘间距a。

角度或旋转编码器
nmax =

fmax∙ 60 ∙ 103
z

直线光栅尺

vmax= fmax ∙ SP ∙60 ∙ 10–3

定义：
nmax	电气允许轴速，rpm
vmax	电气允许运动速度，m/min
fmax	编码器最高扫描频率/输出频率或后续电子电路的的输入频率，kHzz		角度或旋转编码器每圈的信号周期数SP	直线光栅尺信号周期数，μm

适用范围除一般电气信息外，另为配专用接口的海德汉编码器提供以下补充信息。有关其它方面信息，参见技术参数。

电源DRIVE-CLiQ接口的编码器设计使用DC 24 V
名义电压。后续电子电路制造商指定供电电压的公差为DC 20.4 V至28.8 V。

电缆长度“技术参数”中的电缆长度仅适用于海德汉电缆和为后续电子电路推荐的输入电路
设计。
DRIVE-CLiQ接口允许的最大电缆长度为
100 m，但多个因素可减小此值：•• DRIVE-CLiQ连接器的断点数•• 适配器或连接电缆长度系数•• 编码器的插入式适配电缆•• 带补偿系数的海德汉适配电缆长度DRIVE-CLiQ的最大允许电缆长度由以
下确定：

关闭

开启

开始

典型值15 sUP

DRIVE-CLiQ接口的编码器允许更大电压范
围（参见技术参数）。允许在工作中电压
短时间达到DC 36.0 V。电压在DC 28.8 V
至36.0 V之间时，功率消耗可能较大。
开启/关闭特性
DRIVE-CLiQ接口的编码器设计用于如右上图所示的开启/关闭特性。

关闭（在编码器处）DRIVE-CLiQ接口的编码器

操作

工作就绪
36 V（不限制功能
安全特性）
28.8 VUP min.

tdU > 50 VdtsdU <−50 Vsdt> 100 ms

Uoff < 2 V

DRIVE-CLiQ接口的海德汉编码器的开启/关闭条件定义：nMG：	通过可连接的适配电缆的编码器影
响，例如；nMG= 1
4/3：	海德汉适配电缆长度补偿系数
LAC：	海德汉适配电缆长度，mki：	信号线i的长度补偿系数1)（4/3：海德汉电缆）
Li：	信号线i的总长1)，m
nC： 断点数通过输出电缆（AGK）连接的DRIVE-CLiQ
接口的编码器另有长度限制。由于输出电缆的传输特性，最大允许电缆长度的计算
公式限制为40 m。该限制适用于全部输出
电缆，其在电缆一览表的“使用”列中标识为“DQ01”。

1)

参见后续电子电路制造商的技术参数

注意：
根据编码器的不同，可能还有其它长度
限制。更多信息，参见相应编码器样本
或“产品信息”文档。
DRIVE-CLiQ是西门子公司（Siemens AG）
的注册商标。

nMG · 5 m + 4 · LAC + Σ ki · Li + nC · 5 m  100 m
3
i

45

电气安全

海德汉编码器必须由PELV系统供电（有关术语的解释，参见EN 60204-1）；因此，满足IEC 61010-1、UL 61010-1和CAN/
CSA-C22.2标准第61010-1号的要求。
如合格证上所示，如果由相应DVC A级电
压的辅助电路供电，功能安全特性认证的编码器也满足IEC 61800-5-3标准的要求。
编码器外壳与内部电子电路间无电气连接。必须用保护盖保护电子电路暴露在外的编码器，避免损坏和外部污物和液体渗
入。

电磁兼容性

电气干扰源
主要的电气干扰源来自电容耦合或电感耦合。导线及设备输入和输出可产生电感耦合。
典型的电气干扰源包括：•• 变压器、制动器和电动机的强磁场•• 继电器、接触器和电磁阀•• 高频设备、脉冲装置和开关电源供电的杂散磁场
•• 上述设备的电源电缆和供电线

相符性
如果满足下例措施要求，海德汉编码器满
足EMC指令2014/30/EU有关给定应用领
域通用标准的要求：•• 抗干扰
具体标准如下：– 静电放电
EN 61000-4-2–	电磁场
EN 61000-4-3
EN 61000-4-4
– 瞬变
– 浪涌
EN 61000-4-5–	传导干扰EN 61000-4-6–	工频磁场
EN 61000-4-8–	电压骤降，短暂断电
EN 61000-4-11•• 辐射

距干扰源的最小间距屏蔽线夹为备件

46

 0.3 m

措施
根据EMC指令要求，无需EMC专业知识就
能无干扰地工作。以下措施用于确保无干
扰可工作的程度（根据需要，请咨询海德汉）：•• 按照安装说明的要求，正确进行系统安
装或编码器安装。
•• 只能用海德汉原厂电缆。
遵守相应接口的最大允许电缆长度的要求。如果用于非标准应用（信号与接头间的分配关系），整机系统制造商必须确保相符性。
•• 严禁将电缆安装在干扰源附近（电感类设备，例如接触器、电机、变频器、电磁线圈等）– 必须将带干扰信号的电缆充分退藕，为此，空间间隔距离通常需达到100
mm，或将电缆穿入金属管中，接地
隔离。
– 需要与开关电源中的储能电感的距离
至少保持200mm。
•• 避免屏蔽层（例如，接头）与其它金属
零件的意外接触。

•• 对于内屏蔽和外屏蔽电缆，将内屏蔽连
接后续电子电路的0 V（例外：海德汉复合电机电缆；参见复合电机电缆文档）。
禁止外屏蔽与内屏蔽连接在一起。
•• 使用带金属外壳的连接件（例如，接头或端子盒）。这些连接件可能只能用于
相连编码器的信号和供电电压（例外：海德汉复合电机电缆）。
•• 用电缆屏蔽层相互连接编码器外壳、连
接件和后续电子电路。在全圆周（360°）
大面积地连接屏蔽层。如果编码器的电气连接数量在一个以上，参见相应产品的文档。
•• 将外露电子电路或塑料壳的编码器安装
在全封闭的金属外壳中。如果其它信号
和干扰源将流过外壳，需要电磁兼容性（EMC）专业知识，和整机系统制造商
必须确保相符性。
•• 按照安装说明的要求，连接（外）屏蔽层与功能地。

•• 如果设备和电缆组件使用塑料接头或未
大面积连接屏蔽层的接头，在靠近接头
附近大面积地连接（外）屏蔽层与功能地（屏蔽线夹；如图所示）。严禁附近存在任何干扰源。
•• 对于可选择连接外部传感器的编码器（例如，温度传感器），符合EMC指令
要求的相符性仅适用于无外部传感器的操作。
对于使用外部传感器的操作（例如，温度传感器），要达到无干扰工作，需要丰富的电磁兼容性（EMC）专业知识和
整机系统制造商必须确保相符性：– 在大多数应用中，由于作用在传感器上的干扰很小，因此可无干扰工作– 此外，此类系统可能发生触电危险，
因此，必须考虑传感器的电气绝缘要求。
•• 如果需要在整机系统中补偿电流，必须
提供单独等电位连接导线。不能将屏蔽层用作等电位导线。
•• 对于编码器，提供高频、低阻的地线连
接（参见EN 60204-01中的电磁兼容性（EMC）部分）。

47

约翰内斯·海德汉博士（中国）有限公司
地址：北京市顺义区天竺空港工业区 A 区天纬三街 6 号
邮编：101312
电话：010-80420000
传真：010-80420010
Email: sales@heidenhain.com.cn

上海分公司

地址：上海市长宁区淞虹路 207 号明基商务广场 B 栋 1 楼 01-04 单元
邮编：200335
电话：021-23570988
传真：010-80420191 021-23570989
Email: shanghai@heidenhain.com.cn

深圳办事处
地址：广东省深圳市龙华区新区大道
与中梅路安宏基天曜广场 1 栋 A 座
32 层 C2 D2 单元
邮编：518131
电话：0755-33223861
传真：010-80420187
Email: shenzhen@heidenhain.com.cn

成都办事处
地址：四川省成都市人民南路一段 86 号
城市之心 19 楼 F 座
邮编：610016
电话：028-86202155
传真：010-80420185
Email: chengdu@heidenhain.com.cn

东莞办事处
地址：广东省东莞市长安镇猫山东路 99 号
东莞理工学院先进制造学院(长安)一号楼 301 室
邮编：523858
电话：0769-81158071
传真：010-80420187
Email: shenzhen@heidenhain.com.cn

西安办事处
地址：陕西省西安市翠华路与雁南五路交汇处曲江环球中心
7 层 A10706 号单元
邮编：710061
电话：029-87882030
传真：010-80420192
Email: xian@heidenhain.com.cn

武汉办事处
地址：湖北省武汉市武昌区中南路 7 号
中商广场写字楼 A 座 2102 室
邮编：430071
电话：027-59826948
传真：010-80420197
Email: wuhan@heidenhain.com.cn

沈阳办事处
地址：辽宁省沈阳市沈河区惠工街 10 号
卓越大厦 2904 室
邮编：110013
电话：024-22812890
传真：010-80420193 024-22812892
Email: shenyang@heidenhain.com.cn

公司网址：www.heidenhain.com.cn

1078628-Z3
1078628-Z3·10·03/2023·H·中国印刷·样本信息如有更新，恕不另行通知，所有技术参数均以订货合同为准。

欢迎关注海德汉官方微信