编码器信号接入PLC类应用实例.docx
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编码器信号接入PLC类应用实例
之迟辟智美创作
编码器信号接入PLC类应用实例，写出组成整个系统的PLC模块及外围器件，并附相关法式.
PLC品牌不限，编码器信号类型不限.
工控PLC擂台每周一期，本期下周末结贴.奖项设置：
一等奖1名：
50MP，二等奖5名：
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gongkongMP即工控币，是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位，类似于年夜家熟悉的QB，1个MP=1元人民币.
MP有什么用？
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|2010-12-1716:
54:
101楼
3CWQZ
我也转一个来,这是台达的,
这个接线
这是法式及说明
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|2010-12-1717:
01:
202楼
陈石头
现在的工控行业中，编码器的应用越来越广泛，故在此讲述一下旋转编码器的一般应用，欢迎年夜家踊跃提意见
旋转编码器的一般介绍：
其主要有两种，一种是增量型，另一种是绝对型.增量型的特征是只有在旋转期间会输出对应旋转角度脉冲，停止是不会输出.它是利用计数来丈量旋转的方式；价格比力廉价.绝对型的的特征是不论是否旋转，可以将对应旋转角度进行平行输出的类型，不需要计数器可确认旋转位置；它还有不受机械的晃动或震动以及开关等电器干扰的功能，价格贵.
在选择使用时，可参考以下几点.包括本钱、分辨率、外形尺寸、轴负荷及机械寿命、输出频率、环境、轴旋转力矩、输出回路等等.
应用举例：
它一般应用在对机器的举措控制.我那一个实例详细说明一下.我刚刚改造一台机器，机器在运行过程中先要对工件进行处置，然后加工.它以前是用光电开关做的，机器的电路就比力复杂，而且本钱增加，维护调校麻烦.于是我就对机器的电路进行改造，主要是用一个编码器来取代以前的光电开关.此套系统由OMRON的PLC与编码器组成.下面是PLC法式.
I/O及数据
检测是否有工件开关：
00007变频器零速输出：
00008
处置工序1：
开（DM100）关（DM101）10100
处置工序2：
开（DM102）关（DM103）10101
处置工序3：
开（DM104）关（DM105）10102
加工工序1：
开（DM106）关（DM107）10103
加工工序2：
开（DM108）关（DM109）10104
加工工序3：
开（DM110）关（DM111）10105
PLC法式
Name="Initialize"
[STATEMENTLIST]
LD253.13//On
OUTTR0
OUT252.00//Encodersoftwarereset
TIM000#0100//Systeminitializedelay
AND253.15//PLCFirstscanon
INI000002DM0000//ControlEncodermode
LDTR0
ANDTIM000
PRV000000DM0000//EncoderPVread
DIVDM0000#0004DM0002//1440Change360
BCMPDM0002DM0100HR01//Blockcompareforoperation
Name="Shift"
[STATEMENTLIST]
LD000.07//Parton
LDHR01.08//Shiftdegree
LD253.14//Off
SFTHR60HR62//therightmostwordoftheshiftregister
Name="Treat1"
[STATEMENTLIST]
LDTIM000
ANDHR60.08//Shifttoaction1operateposition
ANDNOT00008//Inverterzerospeedoutput
ANDHR01.00//Degreeofaction1
OUT101.00//OutputTreat1
Name="Treat2"
[STATEMENTLIST]
LDTIM000
ANDHR60.10//Shifttoaction2operateposition
ANDNOT00008
ANDHR01.01//Degreeofaction2
OUT101.01//OutputTreat2
Name="Treat3"
[STATEMENTLIST]
LDTIM000
ANDHR60.15//Shifttoaction3operateposition
ANDNOT00008
ANDHR01.02//Degreeofaction3
OUT101.02//OutputTreat3
Name="Process1"
[STATEMENTLIST]
LDTIM000
ANDHR62.03//ShifttoPrint1operateposition
ANDNOT00008
ANDHR01.03//Degreeofprint1
OUT101.03//OutputProcess1
Name="Process2"
[STATEMENTLIST]
LDTIM000
ANDHR62.05//ShifttoPrint2operateposition
ANDNOT00008
ANDHR01.04//Degreeofprint2
OUT101.04//OutputProcess2
Name="Process3"
[STATEMENTLIST]
LDTIM000
ANDHR62.08//ShifttoPrint3operateposition
ANDNOT00008
ANDHR01.04//Degreeofprint3
OUT101.04//OutputProcess3
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|2010-12-1717:
13:
203楼
陈石头
旋转编码器应用注意事项
有网友问：
增量旋转编码器选型有哪些注意事项？
应注意三方面的参数：
1．械装置尺寸，包括定位止口，轴径，装置孔位；电缆出线方式；装置空间体积；
工作环境防护品级是否满足要求.
2．分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求.
3．电气接口，编码器输出方式罕见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），
集电极开路（C，罕见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出.其
输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配.
■二．※有网友问：
请教如何使用增量编码器？
1，增量型旋转编码器有分辨率的不同，使用每圈发生的脉冲数来计量，数目从
6到5400或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一.
2，增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：
A,B和Z，一般采纳
TTL电平，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个Z脉冲，可作为
参考机械零位.一般利用A超前B或B超前A进行判向，我公司增量型编码器界说为轴
端看编码器顺时针旋转为正转，A超前B为90°，反之逆时针旋转为反转B超前A为90
°.也有不相同的，要看产物说明.
3，使用PLC收集数据，可选用高速计数模块；使用工控机收集数据，可选用高
速计数板卡；使用单片机收集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口.
4，建议B脉冲做顺向（前向）脉冲，A脉冲做逆向（后向）脉冲，Z原点零位脉
冲.
5，在电子装置中设立计数栈.
■三．※关于户外使用或恶劣环境下使用
有网友来email问，他的设备在野外使用，现场环境脏，而且怕撞坏编码器.
我公司有铝合金（特殊要求可做不锈钢材质）密封呵护外壳，双重轴承重载型
编码器，放在户外不怕脏，钢厂、重型设备里都可以用.
不外如果编码器装置部份有空间，我还是建议在编码器外部再加装一防护壳，以加
强对其进行呵护，必竟编码器属精密元件，一台编码器和一个防护壳的价值比力还
是有一定差距的.
■四．※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做熟了，而且很好用
.可是，随着工控的不竭发展，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：
除定位，控制室还可知道其具体位置；
柔性化：
定位可以在控制室柔性调整；
现场装置的方便和平安、长寿：
拳头年夜小的一个旋转编码器，可以丈量从几个
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平装置置问题，可
以防止诸多接近开关、光电开关在现场机械装置麻烦，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，只要装置位置准确，其使用寿命往往
很长.
多功能化：
除定位，还可以远传以后位置，换算运动速度，对变频器，步
进机电等的应用尤为重要.
经济化：
对多个控制工位，只需一个旋转编码器的本钱，以及更主要的装置
、维护、损耗本钱降低，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所.
■五.※关于电源供应及编码器和PLC连接：
一般编码器的工作电源有三种：
5Vdc、5-13?
Vdc或11-26Vdc.如果你买的编码
器用的是11-26Vdc的，就可以用PLC的24V电源，需注意的是：
1．编码器的耗电流，在PLC的电源功率范围内.
2．编码器如是并行输出，连接PLC的I/O点，需了解编码器的信号电平是推拉式
（或称推挽式）输出还是集电极开路输出，如是集电极开路输出的，有N型和P型两
种，需与PLC的I/O极性相同.如是推拉式输出则连接没什么问题.
3．编码器如是驱动器输出，一般信号电平是5V的，连接的时候要小心，不要让
24V的电源电平串入5V的信号接线中去而损坏编码器的信号端.（我公司也可以做宽
电压驱动器输出（5-30?
Vdc），有此要求订货时要注明）
■六.※在很多的情况之下是编码器并没有坏，而只是干扰的原因，造成波型欠好
，招致计数禁绝.请教如何进行判断？
谢谢！
编码器属精密元件，这主要因为编码器周围干扰比力严重，比如：
是否有年夜型电动
机、电焊机频繁起动造成干扰，是否和动力线同一管道传输等.
选择什么样的输出对立干扰也很重要，一般输出带反向信号的抗干扰要好一些
，即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-，其特征是加上电源8根线，而不是5根线（共零）.带反向
信号的在电缆中的传输是对称的，受干扰小，在接受设备中也可以再增加判断（例
如接受设备的信号利用A、B信号90°相位差，读到电平10、11、01、00四种状态时
，计为一有效脉冲，此方案可有效提高系统抗干扰性能（计数准确））.
就是编码器也有好坏，其码盘\电子芯片\内部电路\信号输出的分歧很年夜，要不
然怎么一个1000线的增量型编码器会从300多元到3000多元分歧那么年夜呢?
①排除（搬离、关闭、隔离）干扰源，②判断是否为机械间隙累计误差，③判断
是否为控制系统和编码器的电路接口不匹配（编码器选型毛病）；①②③方法偿试
后故障现象排除，则可初步判断，若未排除须进一步分析.
判断是否为编码器自身故障的简双方法是排除法.现在我公司编码器已年夜规模
生产，技术生产已成熟运用，产物故障率控制在千分之几.排除法的具体方法是：
用一台相同型号的编码器替换上去，如果故障现象相同，可基本排除是编码器故障
问题，因为两台编码器同时有故障的小概率事件发生可能很小，可以看作为0.假如
换一台相同型号编码器上去，故障现象立刻排除，则可基本判定是编码器故障.
七.※请教一下，何为长线驱动？
普通型编码器能否远距离传送？
答：
长线驱动也称差分长线驱动，5V，TTL的正负波形对称形式，由于其正负电
流方向相反，对外电磁场抵消，故抗干扰能力较强.
普通型编码器一般传输距离是100米，如果是24V?
HTL型且有对称负信号的，传输距
离300-400米.
■八.※有网友问：
能否简单介绍旋转编码器检测直线位移的方法？
答：
1，使用“弹性连轴器”将旋转编码器与驱动直线位移的动力装置的主轴直
接联轴.
2，使用小型齿轮（直齿，伞齿或蜗轮蜗杆）箱与动力装置联轴.
3，使用在直齿条上转动的齿轮来传递直线位移信息.
4，在传动链条的链轮上获得直线位移信息.
5，在同步带轮的同步带上获得直线位移信息.
6，使用装置有磁性滚轮的旋转编码器在直线位移的平整钢铁资料概况获得
位移信息（防止滑差）.
7，使用类似“钢皮尺”的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线
位移信息（数据处置中须克服叠层卷绕误差）.
8，类似7，使用带小型力矩机电的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来
探测直线位移信息（目前德国有类似产物，结构复杂，几乎无叠层卷绕误差）.
■九.※?
?
求教：
增量光栅Z信号可否作零点？
圆光栅编码器如何选用？
无论直线光栅还是轴编码器其Z信号的均可到达同A\B信号相同的精确度，只不
过轴编码器是一圈一个，而直线光栅是每隔一定距离一个，用这个信号可到达很高
的重复精度.可先用普通的接近开关初定位，然后找最为接近的Z信号（每次同方向
找），装的时候不要望忘了将其相位调的和光栅相位一致，否则禁绝.
根据你的细分精度要求和分辩率要求选用.精度高自然要选用每周线纹高的，
精度不高，就没需要选用高线纹数的圆光栅编码器了.
■十.※请教两个问题：
增量型编码器和绝对型编码器有何区别？
做一个伺服系统时
怎么选择呢？
经常使用的为增量型编码器，如果对位置、零位有严格要求用绝对型编码器.伺服
系统要具体分析，看应用场所.
测速度用经常使用增量型编码器，可无限累加丈量；测位置用绝对型编码器，位置
唯一性（单圈或多圈），最终看应用场所，看要实现的目的和要求.
■十一.※绝对型旋转编码器选型注意事项，旋转编码器和接近开关、光电开关优势
比力：
绝对编码器单圈从经济型8位到高精度17位，价格可以从几百元到1万多不等；
绝对编码器多圈年夜部份用25位，输出有SSI，总线Profibus-DP,Can?
L2,Interbus,DeviceNet,价格也可以从3千多到1万多不等.
旋转光电编码器丈量角度和长度，已是很成熟的技术了，现今再用上高精度年夜
量程的绝对型编码器，年夜年夜提高了丈量精度和可靠性，而且经济实用.就目前来看
，其仍然是丈量长度的最多选择.
■十二.※从增量式编码器到绝对式编码器
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，也不能有干扰而丧失脉
冲，否则，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
毛病的生产结果呈现后才华知道.
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
次把持先找参考点，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力麻烦，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呈现.
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..
....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、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、数据的可靠性年夜年夜提高了.
由于绝对编码器在位置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.
测速度需要可以无限累加丈量，目前增量型编码器在测速应用方面仍处于无可
取代的主流位置.
■十三.※能不能告诉我选用绝对型编码器应注意哪些事项？
（一）.机械部份:
1.测长度还是测角度，测长度如何通过机械方式转换（在上面有一些介绍，如不
清楚可来电讨论）.测角度是360度内（单圈），还是可能过360度（多圈）.生产过程是
一个方向旋转循环工作，还是来回方向循环工作.
2.轴连接装置形式，有轴型通过软性联轴器连接，还是轴套型连接.
3.使用环境：
粉尘,水气,震动,撞击?
（二）电气部份
1.连接的输出接收部份是什么?
2.信号形式?
3.分辨率要求?
4.控制要求?
■十四.※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，以转动中丈量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，
当转动超越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度以内的丈量，称为单圈绝对式编码器.
如果要丈量旋转超越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，傍边心码盘旋转时，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，
以扩年夜编码器的丈量范围，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丈量范围年夜，实际使用往往富裕较多，这样在安
装时不需要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而年夜年夜简化了装置
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.
■十五.※能介绍一下绝对型编码器的串行和并行输出的详细一点的信息，谢谢！
并行输出：
绝对型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，对位数不高的绝对编码器，一般
就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简
单.可是并行输出有如下问题：
1.必需是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变动，读数
会在短时间里造成错码.
2.所有接口必需确保连接好，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，对复杂环境，最好有隔离.
4.对位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同
样，对编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率.
并行：
时间上，数据同时发出；空间上，每个位数的数据各占用一根线缆.增
量型编码器输出的通常是并行输出.
串行输出：
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、RS422（TTL）、RS485等.
串行输出连接线少，传输距离远，对编码器的呵护和可靠性就年夜年夜提高了，
一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的.
由于绝对型编码器的部份知名厂家在德国，所以串行输出年夜部份是与德国的西
门子配套的，如SSI同步串行输出，总线型是PROFIBUS-DP的输出等.
串行输出编码器连接德国西门子的设备是比力容易的，可是连接非德国系的设
备，接口就是问题了，我公司提供各种接口输出的仪表，可以解决这样的问题.
串行：
时间上，数据依照约定，有先后；空间上，所有位数的数据都在一组线
缆上（先后）发出.
十六.※串行编码器应该都是绝对式的?
串行是指按时间约定，串行输出数字编码信号，基本是绝对的，但也有一些增
量编码器，通过内置电池记忆原点，其也可以通过串行输出位置值，如电池线不联
，还是增量编码器，此也称为伪绝对值编码器，在一些日本伺服系统中较多见.其
实质其实还是增量编码器.
■十七.※有网友问：
为什么叫“绝对型编码器”？
?
“绝对型编码器”相对“增量型编码器”而言.
“绝对型编码器”使用某种方式暗示并记忆物体的绝对位置，角度和圈数.即
一旦位置，角度和圈数固定，什么时候编码器的示值都唯一固定，包括停电后投电
.“增量型编码器”做不到这一点.一般“增量型编码器”输出两个A、B脉冲信号
，和一个Z（L）零位信号，A、B脉冲互差90度相位角.通过脉冲计数可以知道位置，
角度和圈数增量，通过A,B脉冲信号超前或滞后可以知道方向，停电后，必需从约定
的基准重新开始计数.“增量型编码器”暗示位置，角度和圈数需要做后处置，重
新投电要做“复零”把持，所以，“增量型编码器”比“绝对型编码器”在价格上
廉价许多.
■十八.※有网友问：
光电编码器、光学电子尺和静磁栅绝对编码器的优缺点？
光电编码器：
1，优点：
体积小，精密，自己分辨度可以很高（目前我公司通过细分技术在直
径φ66的编码器上可到达54000cpr）?
，无接触无磨损；同一品种既可检测角度位移
，又可在机械转换装置帮手下检测直线位移；多圈光电绝对编码器可以检测相当长
量程的直线位移（如25位多圈）.寿命长，装置随意，接口形式丰富，价格合理.成
熟技术，多年前已在国内外获得广泛应用.
2，缺点：
精密但对户外及恶劣环境下使用提出较高的呵护要求；量测直线位移
需依赖机械装置转换，需消除机械间隙带来的误差；检测轨道运行物体难以克服滑
差.?
光学电子尺：
1，优点：
精密，自己分辨度较高（可到达0.005mm）；体积适中，直接丈量直
线位移；无接触无磨损，丈量间隙宽泛；价格适中，接口形式丰富，已在国内外金
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