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1、增量型编码器与绝对型编码器的区分增量型编码器与绝对型编码器的区分编码器如以信号原理来分,有增量型编码器,绝对型编码器。增增 量量 型型 编编 码码 器器 (旋转型旋转型)工作原理:由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成 A、B、C、D,每个正弦波相差 90 度相位差(相对于一个周波为 360 度) ,将 C、D 信号反向,叠加在 A、B 两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个 Z 相脉冲以代表零位参考位。由于 A、B 两相相差 90 度,可通过比较 A 相在前还是 B 相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器的零
2、位参考位。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。分辨率编码器以每旋转 360 度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直接称多少线,一般在每转分度 510000 线。信号输出:信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式,其中 TTL 为长线差分驱动(对称 A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL 也称推拉
3、式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。信号连接编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC 和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分,开关频率有低有高。如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。A.B 两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速。A、B、Z 三相联接,用于带参考位修正的位置测量。A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆贡献的电磁场为 0,衰减最小,抗干扰最佳,可传输较远的距离。对于 TTL 的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达 150 米。对于 HTL 的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达 300
4、米。增量式编码器的问题:增量型编码器存在零点累计误差,抗干扰较差,接收设备的停机需断电记忆,开机应找零或参考位等问题,这些问题如选用绝对型编码器可以解决。增量型编码器的一般应用:测速,测转动方向,测移动角度、距离(相对)。绝对型编码器(旋转型)绝对型编码器(旋转型) 绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以 2 线、4 线、8 线、16 线。 。 。 。 。 。编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从 2 的零次方到 2 的 n-1 次方的唯一的 2 进制编码(格雷码) ,这就称为 n 位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电
5、、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过 360 度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码只能用于旋转范围 360 度以内的测量,称为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过 360 度范围,就要用到多圈绝对值编码器。编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多
6、组齿轮,多组码盘) ,在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多, 这样在安装时不必要费劲找零点, 将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。杂杂一、问:增量旋转编码器选型有哪些注意事项? 应注意三方面的参数:1 械安装尺寸,包括定位止口,轴径,安装孔位;电缆出线方式;安装空间体积;工作环境防护等级是否满足要求。2 分辨率,即编码器工作时每圈输出的脉冲数,是否满足设计使用精度要求。3电气接口,编码器
7、输出方式常见有推拉输出(F 型 HTL 格式) ,电压输出(E) ,集电极开路(C,常见 C 为 NPN 型管输出,C2 为 PNP 型管输出) ,长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。 二、问:请教如何使用增量编码器? 1,增量型旋转编码器有分辨率的差异,使用每圈产生的脉冲数来计量,数目从6 到 5400 或更高,脉冲数越多,分辨率越高;这是选型的重要依据之一。2,增量型编码器通常有三路信号输出(差分有六路信号):A,B 和 Z,一般采用 TTL 电平,A 脉冲在前,B 脉冲在后,A,B 脉冲相差 90 度,每圈发出一个 Z 脉冲,可作为参考机械零位。一般利用 A 超前
8、B 或 B 超前 A 进行判向,我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转,A 超前 B 为 90,反之逆时针旋转为反转 B 超前 A 为 90。也有不相同的,要看产品说明。3,使用 PLC 采集数据,可选用高速计数模块;使用工控机采集数据,可选用高速计数板卡;使用单片机采集数据,建议选用带光电耦合器的输入端口。4,建议 B 脉冲做顺向(前向)脉冲,A 脉冲做逆向(后向)脉冲,Z 原点零位脉冲。5,在电子装置中设立计数栈。 三、关于户外使用或恶劣环境下使用 有网友来 email 问,他的设备在野外使用,现场环境脏,而且怕撞坏编码器。我公司有铝合金(特殊要求可做不锈钢材质)密封保护外壳
9、,双重轴承重载型编码器,放在户外不怕脏,钢厂、重型设备里都可以用。不过如果编码器安装部分有空间,我还是建议在编码器外部再加装一防护壳,以加强对其进行保护,必竟编码器属精密元件,一台编码器和一个防护壳的价值比较还是有一定差距的。 四、从接近开关、光电开关到旋转编码器: 工业控制中的定位,接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了,而且很好用。可是,随着工控的不断发展,又有了新的要求,这样,选用旋转编码器的应用优点就突出了:信息化:除了定位,控制室还可知道其具体位置;柔性化:定位可以在控制室柔性调整;现场安装的方便和安全、长寿:拳头大小的一个旋转编码器,可以测量从几个到几十、几百米的距离,n 个工位,
10、只要解决一个旋转编码器的安全安装问题,可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦,容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘,无机械损耗,只要安装位置准确,其使用寿命往往很长。多功能化:除了定位,还可以远传当前位置,换算运动速度,对于变频器,步进电机等的应用尤为重要。经济化:对于多个控制工位,只需一个旋转编码器的成本,以及更主要的安装、维护、损耗成本降低,使用寿命增长,其经济化逐渐突显出来。如上所述优点,旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。 五、关于电源供应及编码器和 PLC 连接: 一般编码器的工作电源有三种:5Vdc、5-13 Vdc 或 11-26Vdc。如果你
11、买的编码器用的是 11-26Vdc 的,就可以用 PLC 的 24V 电源,需注意的是:1 编码器的耗电流,在 PLC 的电源功率范围内。2 编码器如是并行输出,连接 PLC 的 I/O 点,需了解编码器的信号电平是推拉式(或称推挽式)输出还是集电极开路输出,如是集电极开路输出的,有 N 型和 P 型两种,需与 PLC 的 I/O 极性相同。如是推拉式输出则连接没有什么问题。3 编码器如是驱动器输出,一般信号电平是 5V 的,连接的时候要小心,不要让 24V 的电源电平串入 5V 的信号接线中去而损坏编码器的信号端。 (我公司也可以做宽电压驱动器输出(5-30 Vdc) ,有此要求定货时要注明
12、) 六、在很多的情况之下是编码器并没有坏,而只是干扰的原因,造成波型不好,导致计数不准。请教如何进行判断?谢谢! 编码器属精密元件,这主要因为编码器周围干扰比较严重,比如:是否有大型电动机、电焊机频繁起动造成干扰,是否和动力线同一管道传输等。 选择什么样的输出对抗干扰也很重要,一般输出带反向信号的抗干扰要好一些,即 A+A-,B+B-,Z+Z-,其特征是加上电源 8 根线,而不是 5 根线(共零)。带反向信号的在电缆中的传输是对称的,受干扰小,在接受设备中也可以再增加判断(例如接受设备的信号利用 A、B 信号 90相位差,读到电平10、11、01、00 四种状态时,计为一有效脉冲,此方案可有效
13、提高系统抗干扰性能(计数准确) ) 。就是编码器也有好坏,其码盘电子芯片内部电路信号输出的差别很大,要不然怎么一个 1000 线的增量型编码器会从 300 多元到 3000 多元差别那么大呢?排除(搬离、关闭、隔离)干扰源,判断是否为机械间隙累计误差,判断是否为控制系统和编码器的电路接口不匹配(编码器选型错误) ;方法偿试后故障现象排除,则可初步判断,若未排除须进一步分析。判断是否为编码器自身故障的简单方法是排除法。现在我公司编码器已大规模生产,技术生产已成熟运用,产品故障率控制在千分之几。排除法的具体方法是:用一台相同型号的编码器替换上去,如果故障现象相同,可基本排除是编码器故障问题,因为两
14、台编码器同时有故障的小概率事件发生可能很小,可以看作为 0。假如换一台相同型号编码器上去,故障现象立刻排除,则可基本判定是编码器故障。 七、何为长线驱动?普通型编码器能否远距离传送? 答:长线驱动也称差分长线驱动,5V,TTL 的正负波形对称形式,由于其正负电流方向相反,对外电磁场抵消,故抗干扰能力较强。普通型编码器一般传输距离是 100 米,如果是 24V HTL 型且有对称负信号的,传输距离 300-400 米。八、问:能否简单介绍旋转编码器检测直线位移的方法? 答: 1,使用“弹性连轴器”将旋转编码器与驱动直线位移的动力装置的主轴直接联轴。2,使用小型齿轮(直齿,伞齿或蜗轮蜗杆)箱与动力
15、装置联轴。3,使用在直齿条上转动的齿轮来传递直线位移信息。4,在传动链条的链轮上获得直线位移信息。5,在同步带轮的同步带上获得直线位移信息。6,使用安装有磁性滚轮的旋转编码器在直线位移的平整钢铁材料表面获得位移信息(避免滑差) 。7,使用类似“钢皮尺”的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息(数据处理中须克服叠层卷绕误差) 。8,类似 7,使用带小型力矩电机的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息(目前德国有类似产品,结构复杂,几乎无叠层卷绕误差) 。 九、增量光栅 Z 信号可否作零点?圆光栅编码器如何选用? 无论直线光栅还是轴编码器其 Z 信号的均可达到同 AB 信号
16、相同的精确度,只不过轴编码器是一圈一个,而直线光栅是每隔一定距离一个,用这个信号可达到很高的重复精度。可先用普通的接近开关初定位,然后找最为接近的 Z 信号(每次同方向找),装的时候不要望忘了将其相位调的和光栅相位一致,否则不准。根据你的细分精度要求和分辩率要求选用。精度高自然要选用每周线纹高的,精度不高,就没必要选用高线纹数的圆光栅编码器了。 十、增量型编码器和绝对型编码器有何区别?做一个伺服系统时怎么选择呢? 常用的为增量型编码器,如果对位置、零位有严格要求用绝对型编码器。伺服系统要具体分析,看应用场合。测速度用常用增量型编码器,可无限累加测量;测位置用绝对型编码器,位置唯一性(单圈或多圈
17、) ,最终看应用场合,看要实现的目的和要求。 十一、绝对型旋转编码器选型注意事项,旋转编码器和接近开关、光电开关优势比较: 绝对编码器单圈从经济型 8 位到高精度 17 位,价格可以从几百元到 1 万多不等; 绝对编码器多圈大部分用 25 位,输出有 SSI,总线 Profibus-DP,Can L2,Interbus,DeviceNet,价格也可以从 3 千多到 1 万多不等。旋转光电编码器测量角度和长度,已是很成熟的技术了,现今再用上高精度大量程的绝对型编码器,大大提高了测量精度和可靠性,而且经济实用。就目前来看,其仍然是测量长度的最多选择。 十二、从增量式编码器到绝对式编码器 旋转增量式
18、编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前,是不能保证位置的准确性的。为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。比如,打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理,每次开机,我们都能听到噼哩啪啦的一阵响,它在找参考零点,然后才工作。这样
19、的方法对有些工控项目比较麻烦,甚至不允许开机找零(开机后就要知道准确位置) ,于是就有了绝对编码器的出现。绝对编码器光码盘上有许多道刻线,每道刻线依次以 2 线、4 线、8 线、16 线。 。 。 。 。 。编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从 2 的零次方到 2 的 n-1 次方的唯一的 2 进制编码(格雷码) ,这就称为 n 位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特
20、性、数据的可靠性大大提高了。由于绝对编码器在位置定位方面明显地优于增量式编码器,已经越来越多地应用于工控定位中。测速度需要可以无限累加测量,目前增量型编码器在测速应用方面仍处于无可取代的主流位置。 十三、能不能告诉我选用绝对型编码器应注意哪些事项? (一).机械部分:1.测长度还是测角度,测长度如何通过机械方式转换(在上面有一些介绍,如不清楚可来电讨论)。测角度是 360 度内(单圈),还是可能过 360 度(多圈)。生产过程是一个方向旋转循环工作,还是来回方向循环工作。2.轴连接安装形式,有轴型通过软性联轴器连接,还是轴套型连接。3.使用环境:粉尘,水气,震动,撞击?(二)电气部分1.连接的
21、输出接收部分是什么?2.信号形式?3.分辨率要求?4.控制要求? 十四、从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器 旋转单圈绝对式编码器,以转动中测量光码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过 360 度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码器只能用于旋转范围 360 度以内的测量,称为单圈绝对式编码器。如果要测量旋转超过 360 度范围,就要用到多圈绝对式编码器。编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘) ,在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样
22、是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显,已经越来越多地应用于工控定位中。 十五、绝对型编码器的串行和并行输出的详细一点的信息,谢谢! 并行输出:绝对型编码器输出的是多位数码(格雷码或纯二进制码) ,并行输出就是在接口上有多点高低电平输出,以代表数码的 1 或 0,对于位数不高的绝对编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入 PLC 或上位机的 I/O 接口,输出即时,连接简单。但是并
23、行输出有如下问题:1。必须是格雷码,因为如是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位变化,读数会在短时间里造成错码。2。所有接口必须确保连接好,因为如有个别连接不良点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断。3。传输距离不能远,一般在一两米,对于复杂环境,最好有隔离。4。对于位数较多,要许多芯电缆,并要确保连接优良,由此带来工程难度,同样,对于编码器,要同时有许多节点输出,增加编码器的故障损坏率。并行:时间上,数据同时发出;空间上,每个位数的数据各占用一根线缆。增量型编码器输出的通常是并行输出。串行输出:串行输出就是通过约定,在时间上有先后的数据输出,这种约定称为通讯规约,其连接的物理形式有 RS23
24、2、RS422(TTL)、RS485 等。串行输出连接线少,传输距离远,对于编码器的保护和可靠性就大大提高了,一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的。由于绝对型编码器的部分知名厂家在德国,所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的,如 SSI 同步串行输出,总线型是 PROFIBUS-DP 的输出等。串行输出编码器连接德国西门子的设备是比较容易的,但是连接非德国系的设备,接口就是问题了,我公司提供各种接口输出的仪表,可以解决这样的问题。串行:时间上,数据按照约定,有先后;空间上,所有位数的数据都在一组线缆上(先后)发出。 十六、串行编码器应该都是绝对式的? 串行是指按时间约定,串行输出数字编码信
25、号,基本是绝对的,但也有一些增量编码器,通过内置电池记忆原点,其也可以通过串行输出位置值,如电池线不联,还是增量编码器,此也称为伪绝对值编码器,在一些日本伺服系统中较多见。其本质其实还是增量编码器。 十七、问:为什么叫“绝对型编码器”? “绝对型编码器”相对于“增量型编码器”而言。“绝对型编码器”使用某种方式表示并记忆物体的绝对位置,角度和圈数。即一旦位置,角度和圈数固定,什么时候编码器的示值都唯一固定,包括停电后投电。 “增量型编码器”做不到这一点。一般“增量型编码器”输出两个 A、B 脉冲信号,和一个 Z(L)零位信号,A、B 脉冲互差 90 度相位角。通过脉冲计数可以知道位置,角度和圈数
26、增量,通过 A,B 脉冲信号超前或滞后可以知道方向,停电后,必须从约定的基准重新开始计数。 “增量型编码器”表示位置,角度和圈数需要做后处理,重新投电要做“复零”操作,所以, “增量型编码器”比“绝对型编码器”在价格上便宜许多。 十八、问:光电编码器、光学电子尺和静磁栅绝对编码器的优缺点? 光电编码器:1,优点:体积小,精密,本身分辨度可以很高(目前我公司通过细分技术在直径 66 的编码器上可达到 54000cpr) ,无接触无磨损;同一品种既可检测角度位移,又可在机械转换装置帮助下检测直线位移;多圈光电绝对编码器可以检测相当长量程的直线位移(如 25 位多圈)。寿命长,安装随意,接口形式丰富
27、,价格合理。成熟技术,多年前已在国内外得到广泛应用。2,缺点:精密但对户外及恶劣环境下使用提出较高的保护要求;量测直线位移需依赖机械装置转换,需消除机械间隙带来的误差;检测轨道运行物体难以克服滑差。 光学电子尺:1,优点:精密,本身分辨度较高(可达到 0.005mm) ;体积适中,直接测量直线位移;无接触无磨损,测量间隙宽泛;价格适中,接口形式丰富,已在国内外金属切削机械行业得到较多应用(如线切割、电火花等) 。2,缺点:测量直线和角度要使用不同品种;量程受限制(量程超过 4m,生产制造困难价格昂贵) ,不适于在大量程恶劣环境处实施位移检测。静磁栅绝对编码器:1,优点:体积适中,直接测量直线位
28、移,绝对数字编码,理论量程没有限制;无接触无磨损,抗恶劣环境,可水下 1000 米使用;接口形式丰富,量测方式多样;价格尚能接受。 2,缺点:分辨度 1mm 不高;测量直线和角度要使用不同品种;不适于在精小处实施位移检测(大于 260 毫米) 。 十九、例题:一个圆盘,分 50 个点,要实现定位控制,转速很慢,是要用到绝对型编码器吗?怎么找原点呢?50 个位置定位是 360 度均匀等分吗?绝对编码器的编码都是 2 的幂次方,没有 360 度均匀 50 等分的,要近似,看精度要求有多高,选多高线数的编码器,如果精度要求不是太高的话,用 8 位256 线的就可以了。编码器的每个位置都有唯一编码,编
29、码为零的就可以作为零点,也可以任意位置定义为零,其他位置与其比较计算。如果可以用参考点的话,也可以用增量式的,因速度慢,应该选 3000 线或以上的,每圈一个零位。 二十、简单介绍:RS-232、RS-422 与 RS-485 标准及应用? RS-232、RS-422 与 RS-485 都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的。目前 RS-232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232 被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232 采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。 RS-422、RS-485 与 RS-232 不一样,
30、数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为 A,另一线定义为 B。通常情况下,发送驱动器 A、B 之间的正电平在+2+6V,是一个逻辑状态,负电平在-26V,是另一个逻辑状态。另有一个信号地 C,在 RS-485 中还有一“使能”端,而在 RS-422 中这是可用可不用的。 “使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。由于 RS-485 是从 RS-422 基础上发展而来的,所以 RS-485 许多电气规定与RS-422 相仿。如都采用平衡传输方式、都
31、需要在传输线上接终接电阻等。RS-485 可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。RS-485 与 RS-422 的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485 是-7V 至+12V 之间,而 RS-422 在-7V 至+7V 之间,RS-485 接收器最小输入阻抗为12kRS-422 是 4k;由于 RS-485 满足所有 RS-422 的规范,所以 RS-485 的驱动器可以用在 RS-422 网络中应用。绝对值编码器与增量型编码绝对值编码器与增量型编码绝对是相对于增量而言的,顾名思义,所谓绝对就是编码器的输出信号在一周或多周运转的过程中,其每一位置和角度所对应的输出编码
32、值都是唯一对应的,如此,便具备掉电记忆之功能也。 绝对式编码器是依据计算机原理中的位码来设计的,比如:8 位码(0000 0011) ,16 位码,32 位码等。把这些位码信息反映在编码器的码盘上,就是多道光通道刻线,每道刻线依次以 2 线、4 线、8 线、16 线。 。 。 。 。 。编排。如此编排的结果,比如对一个单圈绝对式而言,便是把一周 360分为 2 的 4 次方,2的 8 次方,2 的 16 次方, , , ,位数越高,则精度越高,量程亦越大。这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从 2 的零次方到2 的 n-1 次方的唯一的 2 进制编码(格雷码) ,这就
33、称为 n 位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器 旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过 360 度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码 只能用于旋转范围 360 度以内的测量,称之为单圈绝对值编码器。 如果要测量旋转超过 360 度范围,就要用到多圈绝对值编码器。
34、 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘) ,在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。 多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。 绝对值编码器的信号输出(Signal Output) 绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出 1并行输出(Parallel): 绝对值编码器输出
35、的是多位数码(格雷码或纯二进制码) ,并行输出就是所有信号各占一信号线同时输出,以代表数码的 1 或 0,对于位数不高的绝对编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入 PLC 或上位机的 I/O 接口,输出即时,连接简单。但是并行输出有如下问题: 1。最好为格雷码,因为如是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位同时变化,读数会在短时间里造成错码。而格雷码每次只有一位发生变化,减少错码的可能。 2。所有接口必须确保连接好,因为如有个别连接不良点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断。 3。传输距离不能远,一般在一两米左右,对于复杂环境的现场,最好有隔离。 4。对于位数较多,要许多芯电缆,并要确保
36、连接优良,由此带来工程难度,同样,对于编码器,要同时有许多节点输出,增加编码器的故障损坏率。 串行 SSI 输出(Serial Synchronous Interface): 串行输出就是通过一定的协议,在时间上有先后的数据输出,这种约定称为通讯规约,其连接的物理形式有 RS232、RS422(TTL)、RS485 等。由于绝对值编码器好的厂家都是在德国,所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的,如 SSI 同步串行输出。串行输出连接线少,传输距离远,对于编码器的保护和可靠性就大大提高了。一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的。 1现场总线型输出(BUS) 现场总线型编码器是多个编码器各以一对
37、信号线连接在一起,通过设定地址,用通讯方式传输信号,信号的接收设备只需一个接口,就可以读多个编码器信号。总线型编码器信号遵循 RS485 的物理格式,其信号的编排方式称为通讯规约,目前全世界有多个通讯规约,各有优点,还未统一,编码器常用的通讯规约有如下几种: PROFIBUS-DP; CAN; DeviceNet; Interbus 等 总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口,传输距离远,在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本。 4变送一体型输出 变送也就是其信号已经在编码器内换算后直接变送输出,其有模拟量 420mA输出、RS485 数字输出、14 位并行输出等。 绝对式编码器选
38、型常用参数 1.单圈绝对型(Singleturn)-需知道客户所需求的位数,又叫解析度(Resolution),比如 10 bits ,又称 1024 positions,12bits =4096 positions 等。 2.多圈绝对型(Multiturn)-此时除了问他单圈的解析度外,还有就是他所需求的圈数(revolution) ,所以一个多圈型编码器的位数是单圈位数和多圈圈数的总合。比如:一个编码器的单圈解析度为 4096/12bits ,圈数为 13bits,那么这个编码器的总输出位数就是 12+13=25bits . 3.信号输出及接口形式(Signal and Output)-首
39、先有数码输出和模拟输出,但一般是以数码为主。编码输出有:并行输出,串行输出,总线接口等。 4.编码器电源电压(Power)-问清楚他所选用编码器的工作电源电压。 5.输出码制(Code)-绝对式编码器输出之编码同计算机中所用到的码制是一样的,也有自然二进制,BCD,格雷码,余格雷码等。其中常用的也就是自然二进制(natural binary code),格雷码(gray code),因为格雷码有优于自然二进制的特点,故一般采用格雷码为多。 6.编码器温度范围(Temparature Range)-此相应客户的具体要求而帮对方选择之。此又分使用温度和存放温度。 7.编码器转速范围(Speed)-
40、此相亦需满足客户的具体要求,一般良好之编码器的机械转速可达到 50006000rpm. 8.IP 防护等级(Protection)-此防护等级又分为外盖防护等级和轴径处的防护等级。其以 IP67 为最高级别。 最后,基本上,如能提供了以上这么多数据后,已经可以很好的帮客户选择合适的编码器了。其他所牵涉到的具体问题,则再视具体情况而做出解决。 连接绝对编码器的电气二次设备: 连接绝对值编码器的设备可以是可编程控制器 PLC、上位机,也可以是专用显示信号转换仪表,由仪表再输出信号给 PLC 或上位机(数据处理和显示系统) 。1直接进入 PLC 或上位机: 编码器如果是并行输出的,可以直接连接 PL
41、C 或上位机的输入输出接点 I/O,其信号数学格式应该是格雷码。编码器有多少位就要占用 PLC 的多少位接点,如果是 24 伏推挽式输出,高电平有效为 1,低电平为 0;如果是集电极开路NPN 输出,则连接的接点也必须是 NPN 型的,其低电平有效,低电平为 1。 2编码器如果是串行输出的,由于通讯协议的限制,后接电气设备必须有对应的接口。 例如 SSI 串行,可连接西门子的 S7-300 系列的 PLC,有 SM338 等专用模块,或 S7-400 的 FM451 等模块,对于其他品牌的 PLC,往往没有专用模块或有模块也很贵。 3编码器如是总线型输出,接受设备需配专用的总线模块,例如 PR
42、OFIBUS-DP。 但是,如选择总线型输出编码器,在编码器与接收设备 PLC 中间,就无法加入其他显示仪表,如需现场显示,就要从 PLC 再转出信号给与信号匹配的显示仪表。 有些协议自定义的 RS485 输出信号进 PLC 的 RS485 接口,需 PLC 具有智能编程功能。 复合型编码器(Complex Encoder) 随着编码器应用的场合和用途越来越多,越来越广,其产品也出现了品类众多的局面。有的工业现场需要增量信号同绝对值同时出现并测量的状况,为了解决这种问题,复合型编码器便应运而生。 复合型编码器便是在同一个编码器的光盘上,同时刻有增量式信号轨道和绝对式信号轨道,在经电路处理后,便
43、可在输出端得到增量的脉冲信号和绝对值的编码信号。 此类产品各厂家均有制作,比如:Leine linde 的 SSI 674 / 675 / 684 / 685 既然绝对值编码器分为 RS485 输出型,SSI 输出型,Profibus DP 型,CanOpen 型等,这么多的类别,这几种的应用各自有其特点: 1。并行输出,低位数的单圈绝对值用得最多,直接进开关 I/O,多少位就占用多少个 I/O,低位数还是比较方便的。但线多,易故障,在高位数多及多圈情况下不推荐。 2。RS485 通讯或 RS232 通讯,位数再多也就几根线,与计算机、PLC 连,与单片机连方便,但目前协议没统一,要编程。 3。SSI,与西门子系统(德系)连,4 线信号,或自开发系统方便,快速,可靠。但日系系统没有联接口。 4。Profibus DP,西门子为主的总线,用在工程上较多,用在运动控制系统较少(总线连多了数据刷新速度不够) 5。CanOpen,汽车电子、工程车、运动控制用区域总线,目前国内刚刚开始有人用,熟悉的人不多。
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