编码器与PLC连接及应用.docx

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编码器与PLC连接及应用

设计思想

首先你设定一个零点开关。

然后在需要停止的位置上也设置开关（如果可以有话），

接下来就是你控制电机工作，移动到你实际需要停止位置上，记录并保存好当前的计数值，这样你就可以得到你所需要的任何停止位置的计数值了，把停止位置编好号码，以及记录好相应的计数值就可以了，以后你需要停在什么位置，只需要将当前的计数值与相应位置的计数对比，控制电机动作了。

当前值小于位置值时，电机向左运动；当前值大于位置值时，电机向右运动。

AB相接PLC的高速计数端,地接COM

有关编码器（ENCODER）的电路信号输出种类,主要是针对要连接编码器信号的计数器,PLC,人机介面,工业电脑等式逻辑厂商,他们能接受或要求SENSOR输出信号,加以设计,亦每种控制器制造厂商会依据他的产品特性,希望相关SENSOR输出信号方式能搭配他们的特性,达到最佳品质要求.因此选用编码器时必须了解客户的控制器规格或使用环境等因素.

   1.电压型VOLTAGE:

 一般而言对没有特殊要求或现场工作电气环境单纯的设备----用VOLTAGE输出（90%计数器）即可.

   2.电流型OPEN-COLLECT:

  有些客户偏好电流型（OPEN-COLLECT），认为对稍许有干扰环境有较佳效果，早期PLC（DC24V系统）客户均要求用此规格，因为当时的日本ENCODER制造商，无法找到高压稳定的IC，因此只能利用电流型OPEN-COLLECT电路特性，生产高电压型信号输出ENCODER，形成今日PLC客户会指定电流型的原因。

   另外对于一般信号要超过3M以上的场合，亦建议客户使用此规格，并且用高电压型，以避免长距离输送，因电压下降或干扰造成产品不良。

   3．PVSH-PULL（互补型）：

 这是一种NPN+PNP混合电路，一般而言日本（亚洲）系产品偏好设计NPN系统，欧美喜欢PNP系统，有时不清楚对方使用NPN  或  PNP系统时，我们会建议使用PVSH-PULL（互补型）规格，但是有一点要注意，如果对方的系统也是PVSH-PULL（互补型）时就不能使用此规格。

只要选NPN或PNP中任一种，对于本公司产品，我们亦是主要设计以NPN系统为主，如若要纯PNP亦可，但需付设计费。

再者，PUSH-PULL另一优点是它的输送信号距离为50M

4．LINE DRIVER线性差动----它的电压于亚洲区几乎95%为DC5V，而欧美制造商则有DC5V，12V，8—26V

  一般对现场环境干扰源大，或者信号输送距离远（5M以上），建议使用此型式。

LINE DRIVER信号可输送100M。

   对于无法提供稳定电源之设备或厂商，务必要求使用高电压LINE DRIVER，避免因电压下降造成无法输出，使用该电路时要注意客户的控制器是否接受RS422信号功能介面，一般而言只有PLC，人机介面，工业电脑有这些选配功能，普通型计数器无法接收，另外注意控制器能提供何种电源给编码器ENCODER使用。

编码器

科技名词定义

中文名称：

编码器

英文名称：

coder;encoder

定义：

一种按照给定的代码产生信息表达形式的器件。

应用学科：

通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

百科名片

编码器

编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是"1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是"1”还是"0”，通过"1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

目录

定义

分类

编码器的优点

绝对式编码器

安装使用

光学编码器功能特点

编码器工作原理及作用

信号输出

展开

编辑本段定义

　　利用电磁感应原理将两个平面型绕组之间的相对位移转换成电信号的测量元件，用于长度测量工具。

感应同步器（俗称编码器、光栅尺）分为直线式和旋转式两类。

前者由定尺和滑尺组成，用于直线位移测量；后者由定子和转子组成，用于角位移测量。

1957年美国的R.W.特利普等在美国取得感应同步器的专利，原名是位置测量变压器，感应同步器是它的商品名称，初期用于雷达天线的定位和自动跟踪、导弹的导向等。

在机械制造中，感应同步器常用于数字控制机床、加工中心等的定位反馈系统中和坐标测量机、镗床等的测量数字显示系统中。

它对环境条件要求较低，能在有少量粉尘、油雾的环境下正常工作。

　定尺上的连续绕组的周期为2毫米。

滑尺上有两个绕组，其周期与定尺上的相同，但相互错开1/4周期（电相位差90°）。

感应同步器的工作方式有鉴相型和鉴幅型的两种。

前者是把两个相位差90°、频率和幅值相同的交流电压U1和U2分别输入滑尺上的两个绕组，按照电磁感应原理，定尺上的绕组会产生感应电势U。

如滑尺相对定尺移动，则U的相位相应变化，经放大后与U1和U2比相、细分、计数，即可得出滑尺的位移量。

在鉴幅型中，输入滑尺绕组的是频率、相位相同而幅值不同的交流电压，根据输入和输出电压的幅值变化，也可得出滑尺的位移量。

由感应同步器和放大、整形、比相、细分、计数、显示等电子部分组成的系统称为感应同步器测量系统。

它的测长精确度可达3微米/1000毫米，测角精度可达1″/360°。

编辑本段分类

　　按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式

　　增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

绝对式

　　绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

（REP）

编辑本段编码器的优点

　　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；

编码器

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μ到几十几百米的距离，n个工位，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。

编辑本段绝对式编码器

　　旋转增量式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。

　　绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。

　　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。

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。

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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、

德国hubner编码器

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，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

　　由于绝对编码器在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。

绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。

　　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。

编辑本段安装使用

　　绝对型旋转编码器的机械安装使用：

　　绝对型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。

　　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，一般用于单向高精度控制定位，例如轧钢的辊缝控制。

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。

　　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，此方法一般测量长距离定位，例如各种提升设备，送料小车定位等。

　　辅助机械安装：

　　常用的有齿轮齿条、链条皮带、摩擦转轮、收绳机械等。

编辑本段光学编码器功能特点

　　?

采用光电感应技术

　　?

表面贴装无引脚封装

　　?

提供两通道数字信号输出

　　?

计数频率：

0~100KHz

　　?

电源电压DC5.0V、5~12V、12~24V

　　?

工作温度：

-10到70℃

　　?

编码分辨率：

180LPI

美国avtron编码器

符合RoHS环保标准要求

　　工作原理

　　绝对脉冲编码器:

APC

　　增量脉冲编码器:

SPC

　　两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.

　　旋转编码器是用来测量转速的装置。

它分为单路输出和双路输出两种。

技术参数主要有每转脉冲数（几个到几千个都有），和供电电压等。

单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

　　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。

　　增量型编码器（旋转型）

编辑本段编码器工作原理及作用

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，可获得编码器的零位参考位。

德国siko编码器

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5~10000线。

作用

　　它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。

　　编码器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等来处理。

这些传感器主要应用在下列方面：

机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。

在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。

读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。

此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。

接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。

一般地，旋转编码器也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给变频器，从而调节变频器的输出数据。

故障现象：

1、旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开”...联合动作才能起作用。

要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电子电路来处理。

编码器pg接线与参数 矢量变频器与编码器pg之间的连接方式,必须与编码器pg的型号相对应。

一般而言,编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种,其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的接口,因此选择合适的pg卡型号或者设置合理.

　　编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：

在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。

在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；　因此，当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。

如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；　不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。

　　现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用型编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等，并且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。

　　编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。

前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。

　　按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。

绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

　　旋转增量式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。

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，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

　　由于绝对编码器在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。

绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。

　　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。

编辑本段信号输出

　　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米。