什么是正交编码器?
正交编码器是一种传感器，用于测量与轴旋转相关的参数。通过编程，相关的可编程逻辑控制器(PLC)可以跟踪轴的旋转方向、位置和旋转速度。在工业环境中，正交(增量)编码器通常作为一个独立的传感器出售，可以附加到电机或机械上。这种组合便于对机器的运动进行精细测量。
在这篇短文中，我们将探讨一个采用Schneider Modicon M221 PLC型号TM221CE24T的正交编码器应用，以及一个采用Banner DS18VP6LP反向反射传感器的演示正交编码器。这些组件如图1所示。
小贴士 :正交(增量)编码器总是作为数字系统的一部分使用。相应的PLC或微控制器通过计算编码器A和B线上的相变来确定位置。该设备的硬件和软件速度至关重要，因为错过的转换将破坏位置的计算。
图 1 :采用Banner反射传感器的演示正交编码器图片。背景中可以看到Modicon PLC。
正交编码器有多流行?
将正交编码器与PLC结合是一种常见的应用。事实上，它是如此普遍，PLC制造商包括软件和硬件，以适应传感器。这简化了机器的设计和集成。它还允许高性能和高速应用。有了高质量的编码器，这就可以对快速移动的机构进行精细的分辨率测量。例如，工业机器可能包括电机驱动的线性床。结合正交编码器可实现该机构的亚毫米级定位，其性能受机械部件的间隙限制。
正交编码器如何物理连接到PLC?
正交编码器和PLC之间的物理连接是最小的。最简单的配置需要4根电线，包括24个VDC和一个返回到传感器的电源，以及a和B编码器输出的电线。可能有屏蔽线。一些正交编码器具有第三个“索引”输出，指示编码器轴的零度(顶部中心)位置。
许多正交编码器直接连接到PLC的24个直流输入。因此，选择具有PNP输出的编码器很方便，因为这允许直接连接到大多数PLC输入。
Modicon M221的属性
Modicon M221 PLC专为运动应用而设计。它包含专用高速计数器，可配置为监控和跟踪正交编码器。例如，PLC可以连接到然后编程来控制伺服电机。这个伺服电机可能有一个正交编码器直接耦合到它的轴，传动，或其他机械部件。
当PLC根据来自正交传感器的反馈控制电机时，可以构造伺服反馈回路。PLC的速度对于这样的应用至关重要，因为错过计数(识别A和B信号的上升沿和下降沿)将导致位置损坏，并且极有可能损坏设备或对人员造成伤害。错误的设备可能会撞到机器端停止或不稳定的高机械应力运动。
为了防止这个问题，Modicon具有高速计数器(HSC)，将响应频率高达100 kHz。该计数器可以配置几种不同的正交模式之一，以满足您特定机器的需求。位置计数可以使用一个字(0到65535计数)或双字(0到4294967295)。
Modicon高速计数器的配置
高速计数器(HSC)配置向导如图2所示。为了节省时间，我们将只探索与我们的图1 Hardware直接相关的属性。回想一下，正交编码器演示器的特点是每转16次计数。为了实现这一点，我们必须在A和B信号的每个变化边缘上进行转换。
配置描述为:
- HSC类型:为正交计数器选择双相。
- 输入模式:选择Quadrature x4在编码器的a和B输出的每个变化边缘上进行转换。
- 检查“Double Word”框以获得从0到232的计数
- 默认情况下，高速输入%I0.0和%I0.1用于A和B信号。
同样，这是使用给定硬件进行演示的最佳设置。一定要根据您的需要配置系统。
图 2 :用于正交编码器接口的Modicon高速计数器的配置。
极简程序读取正交编码器
图3给出了读取正交编码器所需的梯形逻辑。注意，HSC块必须在使用之前实例化。通过“IN”信号，然后成为rung。这必须被评估为true才能启用block。激活S输入重置计数。
像许多Modicon的功能块一样，我们需要使用点符号来访问各种元素。例如，有内存元素表示溢出 (%HSCi.F)、旋转方向 (%HSCi.U)和计数本身(%HSCi.V表示带有 %HSCi.VD 表示双字)。
图3的rung 2 显示了如何检索双字值。HSC0。VD数据被复制到%MD0内存位置。在这张图中，我们注意到正交计数已经提升到136。考虑到图1中显示的每转16次的硬件，我们可以计算出系统已经完成了8.5转。
有关HSC和Modicon的更多信息，请务必浏览EcoStructure机器专家文档。您可以通过点击机器专家程序本身的帮助问号来查找文档。您可以从探索高速计数器(%HSC)一章开始。
图 3 :读取Modicon高速计数器的阶梯逻辑程序。模块在rung 1上被实例化，正交编码器的计数在rung 2上被读取。
一些想法
当涉及到自动化一台具有正交编码器的机器时，这个工程简介只是触及表面。我们还没有探索电机驱动和控制系统。也许更重要的是，我们还没有探索机器的行为，以及如何设计一种机器来补充操作员和技术人员。
关于Modicon PLC，本笔记提供了一个简单的正交编码器演示。作为一个类比，我们尽可能快地从A点到b点。一定要回去闻一下众所周知的玫瑰和HSC的所有配置选项。