西門(mén)子6EP1961-3BA00

MIDASTER系列：MDV
6SE70系列（FC、VC、SC）
 　　2、全數(shù)字直流調(diào)速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列
SIEMENS 數(shù)控 伺服
    1、840D、802S/C、802SL、828D 801D ：6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,
    2、伺服驅(qū)動(dòng) ： 6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128 
    3. DP通訊電纜, CP5611通訊卡
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上海晉營(yíng)自動(dòng)化科技有限公司
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2  編碼器輸出信號(hào)類(lèi)型

一般情況下，從編碼器的光電檢測(cè)器件獲取的信號(hào)電平較低，波形也不規(guī)則，不能直接用于控制、信號(hào)處理和遠(yuǎn)距離傳輸，所以在編碼器內(nèi)還需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形等處理。經(jīng)過(guò)處理的輸出信號(hào)一般近似于正弦波或矩形波，因?yàn)榫匦尾ㄝ敵鲂盘?hào)容易進(jìn)行數(shù)字處理，所以在控制系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。

增量式光電編碼器的信號(hào)輸出有集電極開(kāi)路輸出、電壓輸出、線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出和推挽式輸出等多種信號(hào)形式。

2.1集電極開(kāi)路輸出

集電極開(kāi)路輸出是以輸出電路的晶體管發(fā)射極作為公共端，并且集電極懸空的輸出電路。根據(jù)使用的晶體管類(lèi)型不同，可以分為NPN集電極開(kāi)路輸出（也稱(chēng)作漏型輸出，當(dāng)邏輯 1 時(shí)輸出電壓為 0V，如圖2-1所示）和PNP集電極開(kāi)路輸出（也稱(chēng)作源型輸出，當(dāng)邏輯 1 時(shí)，輸出電壓為電源電壓，如圖2-2所示）兩種形式。在編碼器供電電壓和信號(hào)接受裝置的電壓不一致的情況下可以使用這種類(lèi)型的輸出電路。

圖2-1 NPN 集電極開(kāi)路輸出

圖2-2 PNP集電極開(kāi)路輸出

對(duì)于PNP型的集電極開(kāi)路輸出的編碼器信號(hào)，可以接入到漏型輸入的模塊中，具體的接線(xiàn)原理如圖2-3所示。

注意：PNP型的集電極開(kāi)路輸出的編碼器信號(hào)不能直接接入源型輸入的模塊中。

圖2-3 PNP型輸出的接線(xiàn)原理

對(duì)于NPN型的集電極開(kāi)路輸出的編碼器信號(hào)，可以接入到源型輸入的模塊中，具體的接線(xiàn)原理如圖2-4所示。

注意：NPN型的集電極開(kāi)路輸出的編碼器信號(hào)不能直接接入漏型輸入的模塊中。

圖2-4 NPN型輸出的接線(xiàn)原理

2.2 電壓輸出型

電壓輸出是在集電極開(kāi)路輸出電路的基礎(chǔ)上，在電源和集電極之間接了一個(gè)上拉電阻，這樣就使得集電極和電源之間能有了一個(gè)穩(wěn)定的電壓狀態(tài)，如圖2-5。一般在編碼器供電電壓和信號(hào)接受裝置的電壓一致的情況下使用這種類(lèi)型的輸出電路。

圖2-5 電壓輸出型

2.3 推挽式輸出

推挽式輸出方式由兩個(gè)分別為 PNP 型和 NPN 型的三極管組成，如圖2-6所示。當(dāng)其中一個(gè)三極管導(dǎo)通時(shí)，另外一個(gè)三極管則關(guān)斷，兩個(gè)輸出晶體管交互進(jìn)行動(dòng)作。

這種輸出形式具有高輸入阻抗和低輸出阻抗，因此在低阻抗情況下它也可以提供大范圍的電源。由于輸入、輸出信號(hào)相位相同且頻率范圍寬，因此它還適用于長(zhǎng)距離傳輸。

推挽式輸出電路可以直接與 NPN 和 PNP 集電極開(kāi)路輸入的電路連接，即可以接入源型或漏型輸入的模塊中。

圖2-6 推挽式輸出

2.4 線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出

如圖 2-7所示，線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出接口采用了專(zhuān)用的 IC  芯片，輸出信號(hào)符合RS-422 標(biāo)準(zhǔn)，以差分的形式輸出，因此線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)抗干擾能力更強(qiáng)，可以應(yīng)用于高速、長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合，同時(shí)還具有響應(yīng)速度快和抗噪聲性能強(qiáng)的特點(diǎn)。

圖2-7 線(xiàn)驅(qū)動(dòng)輸出

說(shuō)明：除了上面所列的幾種編碼器輸出的接口類(lèi)型外，現(xiàn)在好多廠家生產(chǎn)的編碼器還具有智能通信接口，比如PROFIBUS總線(xiàn)接口。這種類(lèi)型的編碼器可以直接接入相應(yīng)的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)通信的方式讀出實(shí)際的計(jì)數(shù)值或測(cè)量值，這里不做說(shuō)明。

3  高速計(jì)數(shù)模塊與編碼器的兼容性

高速計(jì)數(shù)模塊主要用于評(píng)估接入模塊的各種脈沖信號(hào)，用于對(duì)編碼器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和測(cè)量等。西門(mén)子SIMATIC  S7的全系列產(chǎn)品都有支持高速計(jì)數(shù)功能的模塊，可以適應(yīng)于各種不同場(chǎng)合的應(yīng)用。

根據(jù)產(chǎn)品功能的不同，每種產(chǎn)品高速計(jì)數(shù)功能所支持的輸入信號(hào)類(lèi)型也各不相同，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)或產(chǎn)品選型時(shí)要特別注意。下表3-1給出了西門(mén)子高速計(jì)數(shù)產(chǎn)品與編碼器的兼容性信息，供選型時(shí)參考。

表3-1 高速計(jì)數(shù)產(chǎn)品與編碼器的兼容性

√兼容；    - 不兼容

4  編碼器使用的常見(jiàn)問(wèn)題

4.1 編碼器選型時(shí)要考慮哪些參數(shù)

在編碼器選型時(shí)，可以綜合考慮以下幾個(gè)參數(shù)：

Ø         編碼器類(lèi)型：根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和控制要求確定選用增量型編碼器還是絕對(duì)性編碼器。

Ø         輸出信號(hào)類(lèi)型：對(duì)于增量型編碼根據(jù)需要確定輸出接口類(lèi)型（源型、漏型）。

Ø         信號(hào)電壓等級(jí)：確認(rèn)信號(hào)的電壓等級(jí)（DC24V、DC5V等）。

Ø         最大輸出頻率：根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和需求確認(rèn)最大輸出頻率及分辨率、位數(shù)等參數(shù)。

Ø         安裝方式、外形尺寸：綜合考慮安裝空間、機(jī)械強(qiáng)度、軸的狀態(tài)、外觀規(guī)格、機(jī)械壽命等要求。

4.2 如何判斷編碼器的好壞

可以通過(guò)以下幾種方法判斷編碼器的好壞：

Ø       將編碼器接入 PLC的高速計(jì)數(shù)模塊，通過(guò)讀取實(shí)際脈沖個(gè)數(shù)或碼值來(lái)判斷編碼器輸出是否正確。

Ø       通過(guò)示波器查看編碼器輸出波形，根據(jù)實(shí)際的輸出波形來(lái)判斷編碼器是否正常。

Ø       通過(guò)萬(wàn)用表的電壓檔來(lái)測(cè)量編碼器輸出信號(hào)電壓來(lái)判斷編碼器是否正常，具體操作方法如下：

1）編碼器為NPN晶體管輸出時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量電源正極和信號(hào)輸出線(xiàn)之間的電壓

·         導(dǎo)通時(shí)輸出電壓接近供電電壓

·         關(guān)斷時(shí)輸出電壓接近 0V

2）編碼器為PNP晶體管輸出時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量測(cè)量電源負(fù)極和信號(hào)輸出線(xiàn)之間的電壓

·         導(dǎo)通時(shí)輸出電壓接近供電電壓

·         關(guān)斷時(shí)輸出電壓接近 0V

4.3 計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確的原因及相應(yīng)的避免措施

在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)致計(jì)數(shù)或測(cè)量不準(zhǔn)確的原因很多，其中主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

Ø         編碼器安裝的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有抖動(dòng)，編碼器和電機(jī)軸之間有松動(dòng)，沒(méi)有固定緊。

Ø         旋轉(zhuǎn)速度過(guò)快，超出編碼器的最高響應(yīng)頻率。

Ø         編碼器的脈沖輸出頻率大于計(jì)數(shù)器輸入脈沖最高頻率。

Ø         信號(hào)傳輸過(guò)程中受到干擾。

針對(duì)以上問(wèn)題的避免措施：

Ø         檢查編碼器的機(jī)械安裝，是否打滑、跳齒、齒輪齒隙是否過(guò)大等。

Ø         計(jì)算一下最高脈沖頻率，是否接近或超過(guò)了極限值。

Ø         確保高速計(jì)數(shù)模塊能夠接收的最大脈沖頻率大于編碼器的脈沖輸出頻率。

Ø         檢查信號(hào)線(xiàn)是否過(guò)長(zhǎng)，是否使用屏蔽雙絞線(xiàn)，按要求做好接地，并采取必要抗干擾措施。

4.4空閑的編碼器信號(hào)線(xiàn)該如何處理

在實(shí)際的應(yīng)用中，可能會(huì)遇到不需要或者模塊不支持的信號(hào)線(xiàn)，例如：

Ø         對(duì)于帶零位信號(hào)的AB正交編碼器（A、B、N），模塊不支持N相輸入或者不需要Z信號(hào)。

Ø         對(duì)于差分輸出信號(hào)（A、/A，B、/B，N、/N），模塊不支持反向信號(hào)（/A，/B，/N）的輸入。

對(duì)于這些信號(hào)線(xiàn)，不需要特殊的處理，可以直接放棄不用！