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西门子PLC与编码器操纵

2020-03-19 13:16

  西门子PLC与编码器应用_电子/电道_工程科技_专业原料。运用于高速计数模块的编码器本原 1 编码器本原 1.1 光电编码器 编码器是传感器的一种,要紧用来检测呆滞运动的速率、职位、角度、隔绝和计数等,许 众马达管制均需装备编码器以供马达管制器行动换相、速

  运用于高速计数模块的编码器本原 1 编码器本原 1.1 光电编码器 编码器是传感器的一种,要紧用来检测呆滞运动的速率、职位、角度、隔绝和计数等,许 众马达管制均需装备编码器以供马达管制器行动换相、速率及职位的检出等,运用界限相 当广博。根据区别的分类步骤,编码器可能分为以下几品种型□□□: ? ? ? 依据检测道理,可分为光学式、磁电式、感觉式和电容式。 依据输出信号样式,可能分为模仿量编码器、西门子plc连接编码器数字量编码器。 依据编码器式样,分为增量式编码器、绝对式编码器和混淆式编码器。 光电编码器是集光、机、电技能于一体的数字化传感器,要紧欺骗光栅衍射的道理来达成 位移——数字变换,通过光电转换将输出轴上的呆滞几何位移量转换成脉冲或数字量的传 感器。典范的光电编码器由码盘、检测光栅、光电转换电道(征求光源、光敏器件、信号 转换电道)、呆滞部件等构成。光电编码用具有组织简易、精度高、寿命长等利益,广博 运用于周密定位、速率、长度、加快率、振动等方面。 这里咱们要紧先容 SIMATIC S7 系列高速计数产物广博支撑的增量式编码器和绝对式编码 器。 1.2 增量式编码器 增量式编码器供给了一种对衔接位移量离散化、增量化以及位移转变(速率)的传感步骤。 增量式编码器的特性是每发生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移,它不妨发生与位 移增量等值的脉冲信号。增量式编码器衡量的是相对付某个基准点的相对职位增量,而不 不妨直接检测出绝对职位讯息。 如图 1-1 所示,增量式编码器要紧由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电道组 成。 正在码盘上刻有节距相称的辐射状透光裂缝,西门子plc连接编码器 相邻两个透光裂缝之间代外一个增量周期。 检测光栅上刻有 A、B 两组与码盘相对应的透光裂缝,用以通过或阻截光源和光电检测器 件之间的辉煌,它们的节距和码盘上的节距相称,而且两组透光裂缝错开 1/4 节距,使得 光电检测器件输出的信号正在相位上相差 90° 。 当码盘跟着被测转轴转动时,检测光栅不动, 辉煌透过码盘和检测光栅上的透过裂缝照耀到光电检测器件上,光电检测器件就输出两组 相位相差 90° 的近似于正弦波的电信号,电信号经由转换电道的信号经管,就可能获得被 测轴的转角或速率讯息。 图 1-1 增量式编码器道理图 平常来说,增量式光电编码器输出 A、B 两相相位差为 90° 的脉冲信号(即所谓的两相正 交输出信号),依据 A、B 两相的先后职位干系,可能利便地判别出编码器的挽回偏向。 其它,码盘平常还供给用作参考零位的 N 相标记(指示)脉冲信号,码盘每挽回一周, 会发出一个零位标记信号。 图 1-2 增量式编码器输出信号 1.3 绝对式编码器 绝对式编码器的道理及构成部件与增量式编码器基础肖似,与增量式编码器区别的是,绝 对式编码器用区别的数码来指示每个区别的增量职位,它是一种直接输出数字量的传感 器。 图 1-3 绝对式编码器道理图 如图 1-3 所示,绝对式编码器的圆形码盘上沿径向有若干齐心码道,每条码道上由透光和 不透光的扇形区相间构成,相邻码道的扇区数目是双倍干系,码盘上的码道数便是它的二 进制数码的位数。正在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件。当码盘处于 区别职位时,各光敏元件依据受光照与否转换出相应的电平信号,变成二进制数。明白, 码道越众,别离率就越高,对付一个具有 n 位二进制别离率的编码器,其码盘必需有 n 条 码道。 依据编码式样的区别,绝对式编码器的两品种型码盘(二进制码盘和格雷码码盘),如图 1-4 所示。 图 1-4 绝对式编码器码盘 绝对式编码器的特性是不必要计数器,正在转轴的任性职位都可读出一个固定的与职位相对 应的数字码,即直接读出角度坐标的绝对值。其它,相对付增量式编码器,绝对式编码器 不存正在累积偏差,而且当电源切除后职位讯息也不会失落。 2 编码器输出信号类型 平常情景下,从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低,波形也不规矩,不行直接用 于管制、信号经管和远隔绝传输,以是正在编码器内还必要对信号举办放大、整形等经管。 经由经管的输出信号平常近似于正弦波或矩形波,由于矩形波输出信号容易举办数字处 理,以是正在管制编制中运用较量广博。 增量式光电编码器的信号输出有集电极开道输出、电压输出、线驱动输出和推挽式输出等 众种信号样式。 2.1 集电极开道输出 集电极开道输出是以输出电道的晶体管发射极行动民众端,而且集电极悬空的输出电道。 依据应用的晶体管类型区别, 可能分为 NPN 集电极开道输出 (也称作漏型输出, 当逻辑 1 时 输出电压为 0V,如图 2-1 所示)和 PNP 集电极开道输出(也称作源型输出,当逻辑 1 时, 输出电压为电源电压,如图 2-2 所示)两种样式。正在编码器供电电压和信号领受安装的电 压纷歧概的情景下可能应用这品种型的输出电道。 图 2-1 NPN 集电极开道输出 图 2-2 PNP 集电极开道输出 对付 PNP 型的集电极开道输出的编码器信号,可能接入到漏型输入的模块中,全部的接 线 所示。 提防□□□:PNP 型的集电极开道输出的编码器信号不行直接接入源型输入的模块中。 图 2-3 PNP 型输出的接线道理 对付 NPN 型的集电极开道输出的编码器信号,可能接入到源型输入的模块中,全部的接 线 所示。 提防□□□:NPN 型的集电极开道输出的编码器信号不行直接接入漏型输入的模块中。 图 2-4 NPN 型输出的接线 电压输出型 电压输出是正在集电极开道输出电道的本原上,正在电源和集电极之间接了一个上拉电阻,西门子plc连接编码器这 样就使得集电极和电源之间能有了一个安祥的电压状况,如图 2-5。平常正在编码器供电电 压和信号领受安装的电压一概的情景下应用这品种型的输出电道。 图 2-5 电压输出型 2.3 推挽式输出 推挽式输出式样由两个永诀为 PNP 型和 NPN 型的三极管构成,如图 2-6 所示。当个中一 个三极管导通时,其它一个三极管则合断,两个输出晶体管交互进运动作。 这种输出样式具有高输入阻抗和低输出阻抗,所以正在低阻抗情景下它也可能供给大界限的 电源。因为输入、输出信号相位肖似且频率界限宽,所以它还实用于长隔绝传输。 推挽式输出电道可能直接与 NPN 和 PNP 集电极开道输入的电道邻接, 即可能接入源型或 漏型输入的模块中。 图 2-6 推挽式输出 2.4 线 所示,线驱动输出接口采用了专用的 IC 芯片,输出信号相符 RS-422 准则,以 差分的样式输出,所以线驱动输出信号抗作对才力更强,可能运用于高速、长隔绝数据传 输的园地,同时还具有反响速率疾和抗噪声本能强的特性。 图 2-7 线驱动输出 注解□□□:除了上面所列的几种编码器输出的接口类型外,现正在很众厂家坐蓐的编码器还具有 智能通讯接口,比方 PROFIBUS 总线接口。这品种型的编码器可能直接接入相应的总线 汇集,通过通讯的式样读出本质的计数值或衡量值,这里不做注解。 3 高速计数模块与编码器的兼容性 高速计数模块要紧用于评估接入模块的各类脉冲信号,用于对编码器输出的脉冲信号举办 计数和衡量等。西门子 SIMATIC S7 的全系列产物都有支撑高速计数成效的模块,可能 适宜于各类区别园地的运用。 依据产物成效的区别,每种产物高速计数成效所支撑的输入信号类型也各不肖似,正在编制 计划或产物选型时要格外提防。下外 3-1 给出了西门子高速计数产物与编码器的兼容性信 息,供选型时参考。 外 3-1 高速计数产物与编码器的兼容性 SIMATIC S7 系列产物 24V PNP S7-200 / S7-200 Smart S7-1200 CPU 集成的 HSC CPU 集成的 HSC 增量型编码器 绝对值 编码器 24V NPN 24V 推挽 式 5V 差分 SSI √ √ √ - - √ √ √ - - S7-300 CPU31xC 集成 的 HSC FM350-1 FM350-2 SM338 √ - √ - - √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ - √ √ √ - √ √ S7-400 ET200S FM450-1 1Count 24V 1Count 5V 1SSI S7-1500 TM Count 2x24V TM PosInput2 √ √ √ √ - √ - ET200SP TM Count 1x24V TM PosInput1 - - - √ √ √兼容; - 不兼容 4 编码器应用的常睹题目 4.1 编码器选型时要思考哪些参数 正在编码器选型时,可能归纳思考以下几个参数□□: ? 编码器类型□□:依据运用园地和管制央求确定选用增量型编码器依然绝对性编码 器。 ? ? ? ? 输出信号类型□□□:对付增量型编码依据必要确定输出接口类型(源型、漏型)。 信号电压品级□□:确认信号的电压品级(DC24V、DC5V 等)。 最大输出频率□□□:依据运用园地和需求确认最大输出频率及别离率、位数等参数。 装配式样、外形尺寸□□□:归纳思考装配空间、呆滞强度、轴的状况、外观规格、机 械寿命等央求。 4.2 若何判别编码器的是非 可能通过以下几种步骤判别编码器的是非□□□: ? 将编码器接入 PLC 的高速计数模块, 通过读取本质脉冲个数或码值来判别编码器 输出是否准确。 ? ? 通过示波器查看编码器输出波形,依据本质的输出波形来判别编码器是否平常。 通过万用外的电压档来衡量编码器输出信号电压来判别编码器是否平常,全部操 作步骤如下□□□: 1)编码器为 NPN 晶体管输出时,西门子plc连接编码器用万用外衡量电源正极和信号输出线之间的电压 ? ? 导通时输出电压亲近供电电压 合断时输出电压亲近 0V 2)编码器为 PNP 晶体管输出时,用万用外衡量衡量电源负极和信号输出线之间的电压 ? ? 导通时输出电压亲近供电电压 合断时输出电压亲近 0V 4.3 计数不正确的情由及相应的避免手段 正在本质运用中,导致计数或衡量不正确的情由良众,个中要紧应提防以下几点□□□: ? 编码器装配的现场情况有颤栗,编码器和电机轴之间有松动,没有固定紧。 ? ? ? 挽回速率过疾,跨越编码器的最高反响频率。 编码器的脉冲输出频率大于计数器输入脉冲最高频率。 信号传输进程中受到作对。 针对以上题目的避免手段□□□: ? ? ? ? 查验编码器的呆滞装配,是否打滑、跳齿、齿轮齿隙是否过大等。 盘算一下最高脉冲频率,是否亲近或越过了极限值。 确保高速计数模块不妨授与的最大脉冲频率大于编码器的脉冲输出频率。 查验信号线是否过长,是否应用樊篱双绞线,按央求做好接地,并采纳须要抗干 扰手段。 4.4 空闲的编码器信号线该若何经管 正在本质的运用中,不妨会遭遇不必要或者模块不支撑的信号线,比方□□□: ? 对付带零位信号的 AB 正交编码器(A、B、N),模块不支撑 N 相输入或者不 必要 Z 信号。 ? 对付差分输出信号(A、/A,B、/B,N、/N),模块不支撑反向信号(/A,/B, /N)的输入。 对付这些信号线,不必要出格的经管,可能直接放弃不消□□□! 4.5 增量信号众重评估能否提升计数频率 对付增量信号,可能组态众重评估形式,征求双重评估和四重评估。四重评估是指同时对 信号 A 和 B 的正跳沿和负跳沿举办判别,进而获得计数值,如图 4-1 所示。对付四重评估 的形式,由于对一个脉冲举办了四倍的经管(四次评估),以是读到的计数值是本质输入 脉冲数的四倍,通过对信号的众重评估可能提升衡量的别离率。 图 4-1 四重评估道理图 通过以上对增量信号众重评估道理的说明可能看出,众重评估只是正在原计数脉冲的本原上 对计数值作了倍频经管,而本质上对本质输入脉冲频率没有影响,以是也不会提升模块的 最大计数频率。比方,FM350-2 的最大计数频率为 10kHz,那么尽管筑设为四重评估的模 式,其最大的计数频率依然 10kHz。

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