旋轉增量值編碼器以轉動時輸出脈沖,通過計數設備來計算其位置,當編碼器不動或停電時,依靠計數設備的内部記憶來記住位置。這樣,當停電後,編碼器不能有任何的移動,當來電工作時,編碼器輸出脈沖過程中,也不能有幹擾而丢失脈沖,不然,計數設備計算并記憶的零點就會偏移,而且這種偏移的量是無從知道的,隻有錯誤的生産結果出現後才能知道。
解決的方法是增加參考點,編碼器每經過參考點,将參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前,是不能保證位置的準确性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點,開機找零等方法。
這樣的方法對有些工控項目比較麻煩,甚至不允許開機找零(開機後就要知道準确位置),于是就有了絕對編碼器的出現。
絕對編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排,這樣,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的,它不受停電、幹擾的影響。
絕對編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的,它無需記憶,無需找參考點,而且不用一直計數,什麼時候需要知道位置,什麼時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗幹擾特性、數據的可靠性大大提高了。
旋轉單圈絕對值編碼器,以轉動中測量光電碼盤各道刻線,以獲取唯一的編碼,當轉動超過360度時,編碼又回到原點,這樣就不符合絕對編碼唯一的原則,這樣的編碼
隻能用于旋轉範圍360度以内的測量,稱為單圈絕對值編碼器。
如果要測量旋轉超過360度範圍,就要用到多圈絕對值編碼器。
編碼器生産廠家運用鐘表齒輪機械的原理,當中心碼盤旋轉時,通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪,多組碼盤),在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼,以擴大編碼器的測量範圍,這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器,它同樣是由機械位置确定編碼,每個位置編碼唯一不重複,而無需記憶。
多圈編碼器另一個優點是由于測量範圍大,實際使用往往富裕較多, 這樣在安裝時不必要費勁找零點, 将某一中間位置作為起始點就可以了,而大大簡化了安裝調試難度。
絕對值編碼器長度測量的應用
一.絕對值旋轉編碼器的機械安裝:
絕對值旋轉編碼器的機械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機械裝置安裝等多種形式。
1. 高速端安裝:安裝于動力馬達轉軸端(或齒輪連接),此方法優點是分辨率高,由于多圈編碼器有4096圈,馬達轉動圈數在此量程範圍内,可充分用足量程而提高分辨率,缺點是運動物體通過減速齒輪後,來回程有齒輪間隙誤差,一般用于單向控制定位。另外編碼器直接安裝于高速端,馬達抖動須較小,不然易損壞編碼器。
2. 低速端安裝:
安裝于減速齒輪後,如卷揚鋼絲繩卷筒的軸端或最後一節減速齒輪軸端,此方法已無齒輪來回程間隙,測量較直接,精度較高。
另外,GPMV0814機械轉數為90圈,用此方法較合理,如果卷筒轉數超過90圈,可用1:3或1:4齒輪組調整至轉數測量範圍内。
3 輔助機械安裝,收繩機械安裝:
二.絕對值編碼器的信号輸出
絕對值編碼器信号輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出
1. 并行輸出:
絕對值編碼器輸出的是多位數碼(格雷碼或純二進制碼),并行輸出就是在接口上有多點高低電平輸出,以代表數碼的1或0,對于位數不高的絕對編碼器,一般就直接以此形式輸出數碼,可直接進入PLC或上位機的I/O接口,輸出即時,連接簡單。但是并行輸出有如下問題:
1。必須是格雷碼,因為如是純二進制碼,在數據刷新時可能有多位變化,讀數會在短時間裡造成錯碼。
2。所有接口必須确保連接好,因為如有個别連接不良點,該點電位始終是0,造成錯碼而無法判斷。
3。傳輸距離不能遠,一般在一兩米,對于複雜環境,最好有隔離。
4。對于位數較多,要許多芯電纜,并要确保連接優良,由此帶來工程難度,同樣,對于編碼器,要同時有許多節點輸出,增加編碼器的故障損壞率。
2. 串行SSI輸出:
串行輸出就是通過約定,在時間上有先後的數據輸出,這種約定稱為通訊規約,其連接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。
由于絕對值編碼器好的廠家都是在德國,所以串行輸出大部分是與德國的西門子
配套的,如SSI同步串行輸出。
3. 現場總線型輸出
現場總線型編碼器是多個編碼器各以一對信号線連接在一起,通過設定地址, 用通訊方式傳輸信号,信号的接收設備隻需一個接口,就可以讀多個編碼器信号。總線型編碼器信号遵循RS485的物理格式,其信号的編排方式稱為通訊規約,目前全世界有多個通訊規約,各有優點,還未統一,編碼器常用的通訊規約有如下幾種:
PROFIBUS-DP;PROFINET;CAN;DeviceNet; Interbus等總線型編碼器可以節省連接線纜、接收設備接口,傳輸距離遠,在多個編碼器集中控制的情況下還可以大大節省成本。
4.變送一體型輸出
一些編碼器具有一些特定輸出方法,其有模拟量4—20mA輸出、RS485數字輸出、14位并行輸出。
三.連接絕對編碼器的電氣二次設備:
連接絕對值編碼器的設備可以是可編程控制器PLC、上位機,也可以是專用顯示信号轉換儀表,由儀表再輸出信号給PLC或上位機。
1.直接進入PLC或上位機:
編碼器如果是并行輸出的,可以直接連接PLC或上位機的輸入輸出接點I/O,其信号數學格式應該是格雷碼。編碼器有多少位就要占用PLC的多少位接點,如果是24伏推挽式輸出,高電平有效為1,低電平為0;如果是集電極開路NPN輸出,則連接的接點也必須是NPN型的,其低電平有效,低電平為1。
2.編碼器如果是串行輸出的,由于通訊協議的限制,後接電氣設備必須有對應的接口。
3.編碼器如是總線型輸出,接受設備需配專用的總線模塊,例如PROFIBUS-DP。但是,如選擇總線型輸出編碼器,在編碼器與接收設備PLC中間,就無法加入其他顯示儀表,如需現場顯示,就要從PLC 再轉出信号給與信号匹配的顯示儀表。有些協議自定義的RS485輸出信号進PLC的RS485接口,需PLC具有一定功能。
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