绝对值编码器长度测量的应用

发布时间:2019-07-23

一.绝对值旋转编码器的机械安装:

绝对值旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式。

1. 高速端安装:安装于动力马达转轴端(或齿轮连接),此方法优点是分辨率高,由于多圈编码器有4096圈,马达转动圈数在此量程范围内,可充分用足量程而提高分辨率,缺点是运动物体通过减速齿轮后,来回程有齿轮间隙误差,一般用于单向控制定位。另外编码器直接安装于高速端,马达抖动须较小,不然易损坏编码器。

2. 低速端安装:安装于减速齿轮后,如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或最后一节减速齿轮轴端,此方法已无齿轮来回程间隙,测量较直接,精度较高。另外,GPMV0814机械转数为90圈,用此方法较合理,如果卷筒转数超过90圈,可用1:3或1:4齿轮组调整至转数测量范围内。

3. 辅助机械安装,收绳机械

收绳机械有弹簧自收绳位移传感器――柔性钢丝绳连接运动物体,钢丝绳盘紧在一个测量轮上,依靠恒力弹簧回收钢丝绳。编码器连接于盘紧测量轮轴端,测量钢丝绳来回运动的旋转角度。


二.绝对值编码器的信号输出

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:

绝对值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。


2.串行SSI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。

SSI接口(RS422模式),以两根数据线、两根时钟线连接,由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲,绝对的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。由接收设备发出时钟信号触发,编码器从高位(MSB)开始输出与时钟信号同步的串行信号,SSI标准的信号当不传送信号时,时钟和数据位均是高位,在时钟信号的第一个下降沿,编码器的当前值开始贮存,从时钟信号上升沿开始,经T2延迟时间后,编码器数据信号开始传送.t3为恢复信号,等待下次传送。


3.现场总线型输出

现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起,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

我公司提供的GPMV0814、GPMV1016绝对编码器,其信号已经在编码器内换算后直接变送输出,其有模拟量4—20mA输出、RS485数字输出、14位并行输出。


三.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。

        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PLC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PROFIBUS-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。

         4.连接专用显示转换仪表:

        针对较多使用的SSI串行输出编码器,我公司提供专用的显示、信号转换仪表,由仪表进行内部解码、计算、显示、信号转换输出,再连接PLC或上位机。其优点如下:

        a.现场可以有直观的显示,直接在仪表上设置参数。

        b.专用程序读码解码、容错、内部计算,可以大大减少各个项目的编程工作量,提高稳定和可靠性。信号输出是由内部数字量直接计算,快速、准确。

        c.信号输出有多种形式,灵活方便,后面可连接各种PLC或上位机,通用性强。

       我公司各类连接SSI编码器的仪表一览表:

GP1312

(C表、标准表)

16位并行码推挽式输出、4—20mA两路模拟量、8个预置位置开关、

4位显示、非线性换算、面板置位等通用功能 

GP1312/C2

(C2表,

双路纠偏表)

双吊点同步纠偏型 ,16位并行码推挽式选通输出,9个预置开关输出,含双路超偏纠偏信号, 两路4—20mA模拟量输出,其中一路为差值量输出。

双4位显示、非线性换算、面板置位等通用功能

GP1312RL

(RL表、

现场变送表)

一路4—20mA模拟量输出;一路RS485输出。非线性换算,外部置位等

GP1312BS

(BS表、电子凸轮开关组)

八个电子凸轮位置开关,每个开关具有开到位和恢复位,

一路4—20mA模拟量输出;一路RS485输出。

4位显示,非线性换算,外部置位等

       GPMV0814、GPMV1016 三位一体型

       GPMV0814绝对多圈编码器,其光电码盘读码解码、显示设定、信号转换三位一体,输出4—20mA 模拟量、并行数字量RS485通讯可同时输出,连接各类PLC和上位机。

      一般的应用,可选同时两组输出型,一组信号连接PLC,另一组连接显示仪表,如需要增加开关输出,可从显示仪表设定输出。