2022年从增量值编码器到绝对值编码器 .pdf

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1、从增量值编码器到绝对值编码器旋转增量值编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来计算其位置，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，计数设备计算并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

2、准确位置） ，于是就有了绝对编码器的出现。绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2 线、4 线、8 线、16线。 。 。 。 。 。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。这样的编码器是由光电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是唯一的，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。从单圈绝对值编码器到多圈

3、绝对值编码器旋转单圈绝对值编码器， 以转动中测量光电码盘各道刻线，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，这样的编码只能用于旋转范围360 度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过360 度范围，就要用到多圈绝对值编码器。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

4、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 绝对值编码器长度测量的应用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，由于多圈编码器有圈， 马达转动圈数在此量程范围内， 可充分

5、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2

6、 页，共 6 页 - - - - - - - - - 3辅助机械安装，收绳机械安装：钢丝绳弹簧收紧器原理图1收拉钢丝绳2测量盘3收紧弹簧轮 1 4收紧弹簧轮 2 5专用弹簧6弹性联轴器7编码器用钢丝绳收绳器测量油缸行程示意图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。重锤重力收绳：重锤浮子水位测量示意图1 编码器2 联轴器3 测量轮4 重锤收紧轮5 钢丝绳6 浮子测量轮与恒力弹簧弹簧型相似，只是钢丝绳的回收力是依靠另一个同轴的盘紧轮挂重锤来回收。用收绳位移测量的优点是柔性连接

7、，测量直接而精度高，对运动物体的环境如震动、粉尘、高温水气的场合都能适用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 机械丝杠、摩擦轮、小车轮轴中心、齿轮齿条连接在机械丝杠转轴中心安装编码器，丝杠前进 1 个螺距，编码器旋转一周。通过带摩擦阻力的摩擦转轮， 与相对运动物体摩擦转动，测量运动距离。注意：摩擦轮需始终紧靠测量物，且无跳动、打滑。（实际使用中，某些场合有难度）通过轨道小车的转轮中心， 安装旋转编码器，测量小车行进。

8、小车与轨道之间不可有打滑运动物连接齿条， 带动装有齿轮的编码器，测量运动物体移动距离为保证连紧密抗震，经常有弹簧基座。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 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

9、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

10、、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。T=

11、0.911us 每个脉冲周期n 为编码器总位数t10.45us 每个脉冲半周期t20.4us 数据输出延迟时间t3=1235us 数据恢复（熄灭）时间串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了。一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的。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；CA

12、N；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420mA 输出、 RS485数字输出、 14 位并行输出。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 三连接绝对编码器的电气二次设备：连接绝对值编码器

13、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

14、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

15、。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、420mA 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，

16、两路 420mA 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 420mA 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 420mA 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 420mA 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -