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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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如何解決旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口

如何解決旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口

2011/12/27 12:35:40

在應(yīng)用PLC高速計(jì)數(shù)器時(shí)往往會(huì)碰到,計(jì)數(shù)器與輸入計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)的脈沖電平不匹配、旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺數(shù)據(jù)輸出是TTL電平,而PLC高速計(jì)數(shù)器卻要求接受的是0 - 24v傳輸脈沖信號(hào)、有的編碼器為了提高編碼器的可靠性,提供A+、A-,B+、B-,Z+、Z- 對(duì)稱(chēng)反相計(jì)數(shù)脈沖或者提供A+、A-,B+、B-,Z+、Z- 對(duì)稱(chēng)反向的正弦矢量信號(hào),但PLC高速計(jì)數(shù)器接收的計(jì)數(shù)脈沖是單相脈沖。使用者沒(méi)有選用合適的接口而放棄了其中一相(是為提高系統(tǒng)抗干擾能力而提供的雙相計(jì)數(shù)脈沖)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

又如在應(yīng)用旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺的場(chǎng)合非單方向勻速運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)速度是時(shí)快時(shí)慢、時(shí)動(dòng)時(shí)靜止、時(shí)正時(shí)反的不確定性、或者在運(yùn)動(dòng)速度非常低的場(chǎng)合,如果接口沒(méi)有匹配處理好是非常容易發(fā)生計(jì)數(shù)誤差的、還有脈沖數(shù)據(jù)傳輸距離稍長(zhǎng)些,脈沖傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生脈沖波形奇變。

有許多應(yīng)用場(chǎng)合雖然計(jì)數(shù)脈沖頻率不高,而忽略了PLC高速脈沖計(jì)數(shù)器對(duì)計(jì)數(shù)脈沖的沿口是有速率要求(脈沖形成的上升、下降沿口響應(yīng)速度要陡峭),尤其是在應(yīng)用線數(shù)比較高的編碼器在低速運(yùn)行時(shí),由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)必然產(chǎn)生細(xì)微斗動(dòng)或者編碼器前級(jí)安有變速齒輪,就很容易會(huì)引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。還有長(zhǎng)期機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損,使間隙變大也會(huì)引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾是錯(cuò)綜復(fù)雜的,由來(lái)自控制現(xiàn)場(chǎng)如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)停止、大電流接觸器的切換、可控硅的調(diào)相干擾、電弧電脈沖、電磁波等等復(fù)雜的干擾群,那縱向和橫向電磁干擾是羅列不完。

問(wèn)題最終綜合反映在計(jì)數(shù)脈沖上,產(chǎn)生了寄生毛刺信號(hào)或寄生干擾脈沖,寄生毛刺脈沖又沒(méi)有得到有效的遏止整形。所以必然會(huì)導(dǎo)致PLC高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)精度不穩(wěn)定、不可靠、產(chǎn)生累計(jì)誤差、經(jīng)常會(huì)碰到偶發(fā)性的計(jì)數(shù)出錯(cuò)等一系列問(wèn)題。

所以許多部件在實(shí)驗(yàn)室做模擬試驗(yàn)時(shí)是完好無(wú)誤的,而一旦到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)種種不正常的現(xiàn)象。這往往是因?yàn)楹雎粤讼到y(tǒng)設(shè)計(jì)的整體概念,各個(gè)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的不匹配所產(chǎn)生的系統(tǒng)性干擾問(wèn)題。它直接影響到了PLC控制精度,使得原本為了提高控制精度而設(shè)置的功能,卻發(fā)揮不了本該提高精度的效果。即理論設(shè)計(jì)精度與實(shí)際得到的效果差距甚遠(yuǎn)。有時(shí)誤認(rèn)為PLC高速計(jì)數(shù)器質(zhì)量有問(wèn)題、編碼器有故障……。且沒(méi)有找到問(wèn)題的真跡源頭在哪里無(wú)從著手,沒(méi)有采取有效克服措施或者沒(méi)有找到有效的克服干擾的方法。

為此我們針對(duì)這些在國(guó)內(nèi)電氣系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)普遍存在而又常見(jiàn)的有共性的技術(shù)問(wèn)題,專(zhuān)門(mén)精心比照分析,研究了許多國(guó)外引進(jìn)的大系統(tǒng)集成項(xiàng)目,自動(dòng)化控制程度比較高的比較經(jīng)典的控制系統(tǒng)時(shí)。發(fā)現(xiàn)有許多常被我們?cè)O(shè)計(jì)師所忽略的細(xì)節(jié),往往認(rèn)為是“多余”的或者是認(rèn)為可以“節(jié)省”開(kāi)銷(xiāo)的部件,似乎那些接口件去掉照樣可以工作。常常是在設(shè)計(jì)時(shí)從成本角度考慮被“精簡(jiǎn)”掉了。

我們對(duì)那些可“精簡(jiǎn)多余”接口部件進(jìn)行分析研究后方知它在構(gòu)成系統(tǒng)整體時(shí)存在的必要性,和選好的匹配接口對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的重要性。尤其是精確度要求比較高的機(jī)械電氣合一的數(shù)控項(xiàng)目中尤為重要。為此我們引進(jìn)了先進(jìn)而又成熟的技術(shù),吸收消化了許多細(xì)節(jié)的處理方法。專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了半國(guó)產(chǎn)化的MHM-02A/B型雙高速光柵耦合器,MHM-06雙高速差模信號(hào)轉(zhuǎn)換器接口,而且分別有多種輸出方式,可以滿足國(guó)內(nèi)外所有形式的PLC控制器的要求。它已經(jīng)在許多PLC數(shù)控系統(tǒng)上,尤其是在那些問(wèn)題系統(tǒng)上,在老系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控改造項(xiàng)目上應(yīng)用得到了驗(yàn)證。使控制精度有非常顯著提高,使理論設(shè)計(jì)精度與實(shí)際得到的效果完全吻合。的確是“多”而不“余”,著實(shí)能解決問(wèn)題,起到事半功倍立竿見(jiàn)影的效果。

特點(diǎn):FEATURES MHM-02型雙高速光電柵耦合器是旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與PLC控制器高速計(jì)數(shù)器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)牧己媒涌?/p>

旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺基本原理:

將光源、圓型的旋轉(zhuǎn)編碼盤(pán)(編碼盤(pán)的線數(shù)有360線到2400線數(shù)不同)和光電檢測(cè)器件等組合在一起構(gòu)成的通常稱(chēng)光電旋轉(zhuǎn)編碼器,碼盤(pán)的線數(shù)決定了旋轉(zhuǎn)角精度。同樣兩塊長(zhǎng)光柵(動(dòng)尺和定尺)光柵的單位密度也決定了其單位精度,與光電檢測(cè)器件等組合在一起構(gòu)成的光柵傳感器通常稱(chēng)為光柵尺。

旋轉(zhuǎn)編碼器每旋轉(zhuǎn)一格光柵角,每一個(gè)光柵電信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)角或光柵尺每輸出一個(gè)電信號(hào),動(dòng)尺移動(dòng)一個(gè)柵距,輸出電信號(hào)便變化一個(gè)周期,通過(guò)對(duì)信號(hào)變化周期的測(cè)量來(lái)測(cè)出動(dòng)就與定就職相對(duì)位移。目前使用的光電旋轉(zhuǎn)編碼器與光柵尺的輸出信號(hào)一般有兩種形式,一是相位角相差90o的2路方波信號(hào),二是相位依次相差90o的4路正弦信號(hào)。這些信號(hào)的空間位置周期為W。針對(duì)輸出方波信號(hào)的光柵進(jìn)行計(jì)數(shù),而對(duì)于輸出正弦波信號(hào)的光柵,經(jīng)過(guò)整形可變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)。就可以檢測(cè)。輸出方波的旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺有A相、B相和Z相三個(gè)電信號(hào),A相信號(hào)為主信號(hào),B相為副信號(hào),兩個(gè)信號(hào)周期相同,均為W,相位差90o。Z信號(hào)可以作為較準(zhǔn)信號(hào)以消除累積誤差。

隨著控制精度的要求提高,自動(dòng)化控制的越來(lái)越普及。自然PLC應(yīng)用得也就越來(lái)越廣泛,因此對(duì)不同性能功能組件間的連接也提出了更高的接口要求。MHM-02、03型高速光柵隔離器就是一款性能非常良好的為旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口,同時(shí)可以對(duì)于輸出正弦波信號(hào)的光柵,經(jīng)過(guò)整形變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)輸出?,F(xiàn)已廣泛的應(yīng)用到許多進(jìn)口的、國(guó)產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與許多進(jìn)口的、國(guó)產(chǎn)的不同類(lèi)型PLC上。為此特別為自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)推薦

特點(diǎn):FEATURES MHM-02型、MHM-03C型品

MHM-02型高速光柵隔離器(光電耦合器)可以應(yīng)用于包括微處理器系統(tǒng)TTL與PLC之間數(shù)據(jù)高速傳輸轉(zhuǎn)換接口(如解決雷諾德旋轉(zhuǎn)編碼器輸出與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口、應(yīng)用于西門(mén)子FM350-2高速計(jì)數(shù)模塊)、電動(dòng)機(jī)數(shù)字光電編碼器、光柵尺與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接口、變頻器脈沖信號(hào)與PLC控制器之間的信號(hào)傳輸、數(shù)據(jù)輸入/輸出轉(zhuǎn)換接口、微處理器系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外設(shè)接口、還特別適用于電機(jī)控制應(yīng)用等領(lǐng)域。尤其是能克服工控系統(tǒng)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的強(qiáng)干擾,將強(qiáng)電傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和遠(yuǎn)程PLC控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間電氣隔離,排除強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)等電氣干擾。MHM-02型高速光電耦合模塊可以分隔系統(tǒng)和有效保護(hù)較為敏感的電路,有效地提高了系統(tǒng)之間的抗干擾性能,為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的高低電壓之間提供一個(gè)完全物理隔離的安全接口。內(nèi)置二路獨(dú)立隔離器。

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