如何解決雷諾德編碼器與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口

2010年04月29日 09:56:52人氣：1681來源：上海藍瑟機電科技有限公司

解決雷諾德編碼器輸出與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口

旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺基本原理：

在應(yīng)用PLC高速計數(shù)器時往往會碰到，計數(shù)器與輸入計數(shù)脈沖信號的脈沖電平不匹配、旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺數(shù)據(jù)輸出是TTL電平，而PLC高速計數(shù)器卻要求接受的是0 - 24v傳輸脈沖信號、有的編碼器為了提高編碼器的可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱反相計數(shù)脈沖或者提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱反向的正弦矢量信號，但PLC高速計數(shù)器接收的計數(shù)脈沖是單相脈沖。使用者沒有選用合適的接口而放棄了其中一相（是為提高系統(tǒng)抗*力而提供的雙相計數(shù)脈沖）進行計數(shù)。
又如在應(yīng)用旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺的場合非單方向勻速運動，其運動速度是時快時慢、時動時靜止、時正時反的不確定性、或者在運動速度非常低的場合，如果接口沒有匹配處理好是非常容易發(fā)生計數(shù)誤差的、還有脈沖數(shù)據(jù)傳輸距離稍長些，脈沖傳輸過程中會產(chǎn)生脈沖波形奇變。
有許多應(yīng)用場合雖然計數(shù)脈沖頻率不高，而忽略了PLC高速脈沖計數(shù)器對計數(shù)脈沖的沿口是有速率要求（脈沖形成的上升、下降沿口響應(yīng)速度要陡峭），尤其是在應(yīng)用線數(shù)比較高的編碼器在低速運行時，由于機械運動必然產(chǎn)生細微斗動或者編碼器前級安有變速齒輪，就很容易會引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。還有長期機械運動產(chǎn)生磨損，使間隙變大也會引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。
在工業(yè)現(xiàn)場的干擾是錯綜復(fù)雜的，由來自控制現(xiàn)場如電動機的啟動停止、大電流接觸器的切換、可控硅的調(diào)相干擾、電弧電脈沖、電磁波等等復(fù)雜的干擾群，那縱向和橫向電磁干擾是羅列不完。
問題zui終綜合反映在計數(shù)脈沖上，產(chǎn)生了寄生毛刺信號或寄生干擾脈沖，寄生毛刺脈沖又沒有得到有效的遏止整形。所以必然會導(dǎo)致PLC高速計數(shù)器的計數(shù)精度不穩(wěn)定、不可靠、產(chǎn)生累計誤差、經(jīng)常會碰到偶發(fā)性的計數(shù)出錯等一系列問題。
所以許多部件在實驗室做模擬試驗時是完好無誤的，而一旦到了工業(yè)現(xiàn)場卻出現(xiàn)種種不正常的現(xiàn)象。這往往是因為忽略了系統(tǒng)設(shè)計的整體概念，各個系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的不匹配所產(chǎn)生的系統(tǒng)性干擾。它會直接影響到PLC控制精度，使得原本為了提高控制精度而設(shè)置的功能，卻發(fā)揮不了本該提高精度的效果。即理論設(shè)計精度與實際得到的效果差距甚遠。有時誤認為PLC高速計數(shù)器質(zhì)量有問題、編碼器有故障、碼盤線數(shù)還不夠多……。且沒有找到問題的真跡源頭在哪里而無從著手，也沒有采取有效克服措施或者沒有找到有效的克服干擾的方法。
為此我們針對這些在國內(nèi)電氣系統(tǒng)、工業(yè)自動化控制系統(tǒng)普遍存在而又常見的有共性的技術(shù)問題，專門精心比照分析，研究了許多國外引進的大系統(tǒng)集成項目，自動化控制程度比較高的比較經(jīng)典的控制系統(tǒng)時。發(fā)現(xiàn)有許多是常被我們設(shè)計師所忽略的細節(jié)，往往認為是“多余”的或者是認為可以“節(jié)省”開銷的部件，似乎那些接口件去掉照樣可以工作。常常是在設(shè)計時從成本角度考慮被“精簡”掉了。
我們對那些可“精簡多余”接口部件進行分析研究后又在工業(yè)現(xiàn)場實地試驗后方知,它在構(gòu)成系統(tǒng)整體時存在的必要性，和選好對應(yīng)匹配的接口,是對系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的可靠保障。尤其是度要求比較高的機械電氣合一的數(shù)控項目中尤為重要。為此我們引進了*而又成熟的技術(shù)，吸收消化了許多細節(jié)的處理方法。專門設(shè)計了半國產(chǎn)化的MHM-02A/B型雙高速光柵隔離耦合器和MHM-06雙高速差模信號轉(zhuǎn)換器接口。而且分別還有多種輸出方式，可以滿足國內(nèi)外現(xiàn)有形式的PLC控制器的要求。它已經(jīng)在許多PLC數(shù)控系統(tǒng)上，尤其是在那些問題系統(tǒng)上、在老系統(tǒng)進行數(shù)控改造項目上實際應(yīng)用得到了驗證。使控制精度有非常顯著提高，使理論設(shè)計精度與實際得到的效果*吻合。的確是“多”而不“余”，著實能解決掉問題，起到事半功倍*的效果。從而再回*現(xiàn)上許多品牌的產(chǎn)品為什么和我們的同類產(chǎn)品相比會有相當?shù)牟罹嗄兀考毤毐容^我們的確是把知其所以，而不知其所以然的精華給忽略掉了。

將光源、圓型的旋轉(zhuǎn)編碼盤（編碼盤的線數(shù)有360線到2400線數(shù)不同）和光電檢測器件等組合在一起構(gòu)成的通常稱光電旋轉(zhuǎn)編碼器，碼盤的線數(shù)決定了旋轉(zhuǎn)角精度。同樣兩塊長光柵（動尺和定尺）光柵的單位密度也決定了其單位精度，與光電檢測器件等組合在一起構(gòu)成的光柵傳感器通常稱為光柵尺。

旋轉(zhuǎn)編碼器每旋轉(zhuǎn)一格光柵角，每一個光柵電信號對應(yīng)一個旋轉(zhuǎn)角或光柵尺每輸出一個電信號，動尺移動一個柵距，輸出電信號便變化一個周期，通過對信號變化周期的測量來測出動就與定就職相對位移。目前使用的光電旋轉(zhuǎn)編碼器與光柵尺的輸出信號一般有兩種形式，一是相位角相差90o的2路方波信號，二是相位依次相差90o的4路正弦信號。這些信號的空間位置周期為W。針對輸出方波信號的光柵進行計數(shù)，而對于輸出正弦波信號的光柵，經(jīng)過整形可變?yōu)榉讲ㄐ盘栞敵鲞M行計數(shù)。就可以檢測。輸出方波的旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺有A相、B相和Z相三個電信號，A相信號為主信號，B相為副信號，兩個信號周期相同，均為W，相位差90o。Z信號可以作為較準信號以消除累積誤差。

隨著控制精度的要求提高，自動化控制的越來越普及。自然PLC應(yīng)用得也就越來越廣泛，因此對不同性能功能組件間的連接也提出了更高的接口要求。MHM-02、03型高速光柵隔離器就是一款性能非常良好的為旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口，同時可以對于輸出正弦波信號的光柵，經(jīng)過整形變?yōu)榉讲ㄐ盘栞敵?/span>?，F(xiàn)已廣泛的應(yīng)用到許多進口的、國產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與許多進口的、國產(chǎn)的不同類型PLC上。為此特別為自動化過程控制系統(tǒng)推薦

A. MHM-02型高速光柵隔離器（采用*藍光技術(shù)）可以應(yīng)用于包括微處理器系統(tǒng)TTL與PLC之間數(shù)據(jù)高速傳輸轉(zhuǎn)換接口（如解決雷諾德旋轉(zhuǎn)編碼器輸出與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口、應(yīng)用于西門子FM350-2高速計數(shù)模塊）、電動機數(shù)字光電編碼器與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口、變頻器脈沖信號與PLC控制器之間的信號傳輸、數(shù)據(jù)輸入/輸出轉(zhuǎn)換接口、微處理器系統(tǒng)和計算機外設(shè)接口、還特別適用于電機控制應(yīng)用等領(lǐng)域。尤其能克服工業(yè)自動化控制復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境下，強電傳動執(zhí)行機構(gòu)和遠程控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間強電場、磁場等干擾。MHM-02型高速光電耦合模塊可以分隔系統(tǒng)和有效保護較為敏感的電路，有效地提高了系統(tǒng)之間的抗干擾性能，為工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的高低電壓之間提供一個*物理隔離的安全接口。內(nèi)置二路獨立modular optical copuplers隔離器

B. MHM-02型高速光柵隔離器常規(guī)產(chǎn)品輸入，有PLC電平接口02A、有TTL電平接口02B，特殊要求可定制。輸出，有推挽型和集電極開路輸出型02AO、02BO，還有固定TTL電平輸出02AT、02BT，三種任選一種。

C. 結(jié)構(gòu)上采用了片狀模塊卡口式結(jié)構(gòu)，可直接卡入標準道軌安裝，安裝拆卸維護方便。可以多片緊湊疊合安裝在標準道軌上DIN，可節(jié)省和替代控制柜輸入、輸出接線端子。

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