|
增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型有哪些注意事項(xiàng)？ 應(yīng)注意三方面的參數(shù)： 1. 機(jī)械安裝尺寸，包括定位止口，軸徑，安裝孔位；電纜出線(xiàn)方式；安裝空間體積；工作環(huán)境防護(hù)等級(jí)是否滿(mǎn)足要求。 2.分辨率，即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù)，是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用精度要求。 3.電氣接口，編碼器輸出方式常見(jiàn)有推拉輸出（F型HTL格式），電壓輸出（E），集電極開(kāi)路（C，常見(jiàn)C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出），長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器輸出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。 請(qǐng)教如何使用增量編碼器？ 1.增量型旋轉(zhuǎn)編碼器有分辨率的差異，使用每圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)來(lái)計(jì)量，數(shù)目從6到5400或更高，脈沖數(shù)越多，分辨率越高；這是選型的重要依據(jù)之一。 2.增量型編碼器通常有三路信號(hào)輸出（差分有六路信號(hào)）：A,B和Z，一般采用TTL電平，A脈沖在前，B脈沖在后，A,B脈沖相差90度，每圈發(fā)出一個(gè)Z脈沖，可作為參考機(jī)械零位。一般利用A超前B或B超前A進(jìn)行判向。 3.使用PLC采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)模塊；使用工控機(jī)采集數(shù)據(jù)，可選用高速計(jì)數(shù)板卡；使用單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，建議選用帶光電耦合器的輸入端口。 4.建議B脈沖做順向（前向）脈沖，A脈沖做逆向（后向）脈沖，Z原點(diǎn)零位脈沖。 5.在電子裝置中設(shè)立計(jì)數(shù)棧。 關(guān)于電源供應(yīng)及編碼器和PLC連接： 一般編碼器的工作電源有三種：5Vdc、5-13 Vdc或11-26Vdc。如果你買(mǎi)的編碼器用的是 11-26Vdc的，就可以用PLC的24V電源，需注意的是： 1.編碼器的耗電流，在PLC的電源功率范圍內(nèi)。 2.編碼器如是并行輸出，連接PLC的I/O點(diǎn)，需了解編碼器的信號(hào)電平是推拉式（或稱(chēng)推挽式）輸出還是集電極開(kāi)路輸出，如是集電極開(kāi)路輸出的，有N型和P型兩種，需與PLC的I/O極性相同。如是推拉式輸出則連接沒(méi)有什么問(wèn)題。 3.編碼器如是驅(qū)動(dòng)器輸出，一般信號(hào)電平是5V的，連接的時(shí)候要小心，不要讓24V的電源電平串入5V的信號(hào)接線(xiàn)中去而損壞編碼器的信號(hào)端。 干擾的問(wèn)題 選擇什么樣的輸出對(duì)抗干擾也很重要，一般輸出帶反向信號(hào)的抗干擾要好一些，即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-，其特征是加上電源8根線(xiàn)，而不是5根線(xiàn)(共零)。帶反向信號(hào)的在電纜中的傳輸是對(duì)稱(chēng)的，受干擾小，在接受設(shè)備中也可以再增加判斷（例如接受設(shè)備的信號(hào)利用A、B信號(hào)90°相位差，讀到電平10、11、01、00四種狀態(tài)時(shí)，計(jì)為一有效脈沖，此方案可有效提高系統(tǒng)抗干擾性能（計(jì)數(shù)準(zhǔn)確））。 何為長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)？普通型編碼器能否遠(yuǎn)距離傳送？ 長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)差分長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)，5V，TTL的正負(fù)波形對(duì)稱(chēng)形式，由于其正負(fù)電流方向相反，對(duì)外電磁場(chǎng)抵消，故抗干擾能力較強(qiáng)。普通型編碼器一般傳輸距離是100米，如果是24V HTL型且有對(duì)稱(chēng)負(fù)信號(hào)的，傳輸距離300-400米。 增量光柵Z信號(hào)可否作零點(diǎn)？圓光柵編碼器如何選用？ 無(wú)論直線(xiàn)光柵還是軸編碼器其Z信號(hào)的均可達(dá)到同A\B信號(hào)相同的精確度，只不過(guò)軸編碼器是一圈一個(gè)，而直線(xiàn)光柵是每隔一定距離一個(gè)，用這個(gè)信號(hào)可達(dá)到很高的重復(fù)精度?？上扔闷胀ǖ慕咏_(kāi)關(guān)初定位，然后找為接近的Z信號(hào)(每次同方向找)，裝的時(shí)候不要望忘了將其相位調(diào)的和光柵相位一致，否則不準(zhǔn)。 增量型編碼器和絕對(duì)型編碼器有何區(qū)別？做一個(gè)伺服系統(tǒng)時(shí)怎么選擇呢？ 常用的為增量型編碼器，如果對(duì)位置、零位有嚴(yán)格要求用絕對(duì)型編碼器。伺服系統(tǒng)要具體分析，看應(yīng)用場(chǎng)合。 測(cè)速度用常用增量型編碼器，可無(wú)限累加測(cè)量；測(cè)位置用絕對(duì)型編碼器，位置唯一性（單圈或多圈），終看應(yīng)用場(chǎng)合，看要實(shí)現(xiàn)的目的和要求。 絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器選型注意事項(xiàng)，旋轉(zhuǎn)編碼器和接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)優(yōu)勢(shì)比較： 絕對(duì)編碼器單圈從經(jīng)濟(jì)型8位到高精度17位； 絕對(duì)編碼器多圈大部分用25位，輸出有SSI，總線(xiàn)。 從增量式編碼器到絕對(duì)式編碼器旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。 解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開(kāi)機(jī)找零等方法。 比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開(kāi)機(jī)，我們都能聽(tīng)到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作。 這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開(kāi)機(jī)找零（開(kāi)機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置），于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn)。 絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道刻線(xiàn)，每道刻線(xiàn)依次以2線(xiàn)、4線(xiàn)、8線(xiàn)、16線(xiàn)。編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線(xiàn)的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱(chēng)為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。 絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。 由于絕對(duì)編碼器在位置定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工控定位中。測(cè)速度需要可以無(wú)限累加測(cè)量，目前增量型編碼器在測(cè)速應(yīng)用方面仍處于無(wú)可取代的主流位置。 從單圈絕對(duì)式編碼器到多圈絕對(duì)式編碼器，旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)式編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤(pán)各道刻線(xiàn)，以獲取唯一的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以?xún)?nèi)的測(cè)量，稱(chēng)為單圈絕對(duì)式編碼器。 如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍，就要用到多圈絕對(duì)式編碼器。 編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)（或多組齒輪，多組碼盤(pán)），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的絕對(duì)編碼器就稱(chēng)為多圈式絕對(duì)編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼唯一不重復(fù)，而無(wú)需記憶。 多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多，這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。 絕對(duì)型編碼器的串行和并行輸出的介紹并行輸出： 絕對(duì)型編碼器輸出的是多位數(shù)碼（格雷碼或純二進(jìn)制碼），并行輸出就是在接口上有多點(diǎn)高低電平輸出，以代表數(shù)碼的1或0，對(duì)于位數(shù)不高的絕對(duì)編碼器，一般就直接以此形式輸出數(shù)碼，可直接進(jìn)入PLC或上位機(jī)的I/O接口，輸出即時(shí)，連接簡(jiǎn)單。但是并行輸出有如下問(wèn)題： 1.是格雷碼，因?yàn)槿缡羌兌M(jìn)制碼，在數(shù)據(jù)刷新時(shí)可能有多位變化，讀數(shù)會(huì)在短時(shí)間里造成錯(cuò)碼。 2.所有接口確保連接好，因?yàn)槿缬袀€(gè)別連接不良點(diǎn)，該點(diǎn)電位始終是0，造成錯(cuò)碼而無(wú)法判斷。 3.傳輸距離不能遠(yuǎn)，一般在一兩米，對(duì)于復(fù)雜環(huán)境，好有隔離。 4.對(duì)于位數(shù)較多，要許多芯電纜，并要確保連接優(yōu)良，由此帶來(lái)工程難度，同樣，對(duì)于編碼器，要同時(shí)有許多節(jié)點(diǎn)輸出，增加編碼器的故障損壞率。 并行：時(shí)間上，數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)出；空間上，每個(gè)位數(shù)的數(shù)據(jù)各占用一根線(xiàn)纜。 增量型編碼器輸出的通常是并行輸出。 串行輸出： 串行輸出就是通過(guò)約定，在時(shí)間上有先后的數(shù)據(jù)輸出，這種約定稱(chēng)為通訊規(guī)約，其連接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。 串行輸出連接線(xiàn)少，傳輸距離遠(yuǎn)，對(duì)于編碼器的保護(hù)和可靠性就大大提高了，一般高位數(shù)的絕對(duì)編碼器都是用串行輸出的。 由于絕對(duì)型編碼器的部分知名廠家在德國(guó)，所以串行輸出大部分是與德國(guó)的西門(mén)子配套的，如SSI同步串行輸出，總線(xiàn)型是PROFIBUS-DP的輸出等。 串行輸出編碼器連接德國(guó)西門(mén)子的設(shè)備是比較容易的，但是連接非德國(guó)系的設(shè)備，接口就是問(wèn)題了，我公司提供各種接口輸出的儀表，可以解決這樣的問(wèn)題。 串行：時(shí)間上，數(shù)據(jù)按照約定，有先后；空間上，所有位數(shù)的數(shù)據(jù)都在一組線(xiàn)纜上（先后）發(fā)出。 串行編碼器應(yīng)該都是絕對(duì)式的? 串行是指按時(shí)間約定，串行輸出數(shù)字編碼信號(hào)，基本是絕對(duì)的，但也有一些增量編碼器，通過(guò)內(nèi)置電池記憶原點(diǎn)，其也可以通過(guò)串行輸出位置值，如電池線(xiàn)不聯(lián)，還是增量編碼器，此也稱(chēng)為偽絕對(duì)值編碼器，在一些日本伺服系統(tǒng)中較多見(jiàn)。其本質(zhì)其實(shí)還是增量編碼器。 為什么叫“絕對(duì)型編碼器”？ “絕對(duì)型編碼器”相對(duì)于“增量型編碼器”而言。 “絕對(duì)型編碼器”使用某種方式表示并記憶物體的絕對(duì)位置，角度和圈數(shù)。即一旦位置，角度和圈數(shù)固定，什么時(shí)候編碼器的示值都唯一固定，包括停電后投電?！霸隽啃途幋a器”做不到這一點(diǎn)。一般“增量型編碼器”輸出兩個(gè)A、B脈沖信號(hào)，和一個(gè)Z(L)零位信號(hào)，A、B脈沖互差90度相位角。通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)可以知道位置，角度和圈數(shù)增量，通過(guò)A,B脈沖信號(hào)超前或滯后可以知道方向，停電后，從約定的基準(zhǔn)重新開(kāi)始計(jì)數(shù)?！霸隽啃途幋a器”表示位置，角度和圈數(shù)需要做后處理，重新投電要做“復(fù)零”操作，所以，“增量型編碼器”比“絕對(duì)型編碼器”在價(jià)格上便宜許多。 絕對(duì)值編碼器SSI輸出，同時(shí)提供了增量值信號(hào)A、B兩相1Vpp，是派什么用處的？ 在我們提供的絕對(duì)值編碼器，德國(guó)的HEIDENHAIN的SSI輸出和德國(guó)HENGSTLER的SSI輸出，都同時(shí)提供了增量值信號(hào)A、B兩相1Vpp正弦波輸出，構(gòu)成了絕對(duì)與增量的雙輸出，很多用戶(hù)不明白這個(gè)增量信號(hào)是干什么用的，而剪掉聯(lián)線(xiàn)廢棄不用，真是蠻可惜的。 一.此增量信號(hào)可以作為絕對(duì)信號(hào)的冗余。 二.可以讓絕對(duì)信號(hào)作為位置閉環(huán)，而增量信號(hào)作為速度閉環(huán)，構(gòu)成位置控制與速度控制的雙閉環(huán)系統(tǒng)，以達(dá)到位置的準(zhǔn)確（無(wú)位置沖過(guò)頭而振蕩）和速度的高效，這是一個(gè)較先進(jìn)的課題，目前國(guó)內(nèi)似乎還沒(méi)有看到有很好的應(yīng)用介紹。 三.增量信號(hào)是正弦波信號(hào)，其可以用模擬電路細(xì)分，這樣，在絕對(duì)值編碼器兩個(gè)小相鄰碼之間，還可以因?yàn)橄辔坏淖兓煌?，獲得更精細(xì)的分辨率，從而可以大大提高絕對(duì)值編碼器的分辨率。 電子凸輪開(kāi)關(guān) 現(xiàn)在還有一種絕對(duì)值、增量值、定位電子凸輪開(kāi)關(guān)三輸出的編碼器，除了上面介紹的RS485 絕對(duì)值信號(hào)、A/B增量值信號(hào)以外，還同時(shí)提供了多點(diǎn)定位電子凸輪開(kāi)關(guān)，可預(yù)設(shè)定位開(kāi)關(guān)，到預(yù)設(shè)位置可直接輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制減速、停車(chē)。這樣，這一個(gè)絕對(duì)值編碼器可同時(shí)輸出連續(xù)絕對(duì)值信號(hào)顯示位置、輸出增量值信號(hào)作速度閉環(huán)、輸出定位電子凸輪開(kāi)關(guān)控制減速、定位！ SSI與Biss、Endat、Hipeface: SSI為同步串聯(lián)界面(synchronous-serial interface)的英文縮寫(xiě)，其實(shí)際為兩個(gè)RS422通道，利用中斷的時(shí)鐘同步讀數(shù)，高時(shí)鐘速度1.1 MHz. ssi的數(shù)據(jù)形式簡(jiǎn)單，一般不包含CRC校驗(yàn)、產(chǎn)品內(nèi)部信息及地址，在運(yùn)動(dòng)控制中，有提出更快、信息更多的要求時(shí)，各家編碼器廠家推出了各自的方案，以海德漢為首的聯(lián)合西門(mén)子公司，推出的是Endat;以寶馬集團(tuán)及亨斯樂(lè)推出的是Biss(有個(gè)Biss協(xié)會(huì)）；以STEGMANN為首的推出hipeface.實(shí)際上都是在SSI的基礎(chǔ)上的改良的，基本物理格式都差不多，RS422（或RS485）,由時(shí)鐘脈沖觸發(fā)，只是速度更快，可達(dá)2-10MHZ，并可增加編碼器的內(nèi)部信息、CRC校驗(yàn)、故障報(bào)警的功能，有的可以增加地址，有的可以增加正余弦增量信號(hào)作冗余。由于目前的協(xié)議不同一，這些輸出都要連接專(zhuān)用的接口，故具體使用，還是建議直接找各自的編碼器廠家咨詢(xún)?yōu)楹谩?/p> 就我們使用的經(jīng)驗(yàn)，除非你對(duì)速度及編碼器安全有特別的要求，一般還是用SSI通用的好，方便。 絕對(duì)型編碼器（多圈）與PLC的連接有多種方法,簡(jiǎn)單介紹幾種： 1。SSI或各種總線(xiàn)連接，缺點(diǎn)是要用專(zhuān)用SSI接口或總線(xiàn)模塊，有的PLC還沒(méi)有，成本較高。 2。并行連接，進(jìn)PLC的開(kāi)關(guān)輸入模塊，但多圈的位數(shù)高，要十幾、二十幾根線(xiàn)纜，可靠性降低，成本上去了。 3。4--20mA（選擇有模擬量輸出功能的絕對(duì)值多圈編碼器）進(jìn)模擬量電流模塊，缺點(diǎn)，精度有所犧牲。 4。MODBUS RTU進(jìn)485通訊接口（要有雙向功能的），缺點(diǎn):要專(zhuān)門(mén)編程，速度可能降低，有時(shí)設(shè)備地址會(huì)丟。 一般的單圈位數(shù)低的用第二種方法。而多圈的要看應(yīng)用了，簡(jiǎn)單點(diǎn)的用4--20mA的方法。
|
當(dāng)前位置：
