施耐德变频器和编码器卡配套使用调试.docx

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施耐德变频器和编码器卡配套使用调试

施耐德变频器和编码器卡配套使用调试

PLC:

MICRO3721

CANOPEN主站卡:

PCMIC110卡

变频器3台:

ATV71HU75N4两台和ATV71H075N4,

EDS文件是1.2版本的

触摸屏:

XTBGT2120

    这个客户是新开发的客户,需求很紧急,要求尽快供货,尽快调试,他们的机器好用起来,因为当时401卡缺货,就改用有现货的403卡,403卡是接受12V集电极开路输出编码器信号的卡,因电机和编码器是配套的,时间很晚了,供货商没有留下任何资料就走了（深圳回东莞） 

    我在CAN通讯都做好演示程序的情况下,到现场装机调试71的闭环控制,主要是编码器的问题,以前调试过几次401卡（5V,422或差分输出的编码器信号）,以为接线和以前一样,结果反复查线,调试,总是报故障,SPF--检测不到编码器信号,因时间太晚,在CANOPEN通讯正常之后,计划明天再试编码器卡 

    第二天,经多方联系,发现403卡的应用不多,经刘老师,张超的提示,可能是编码器是NPN的,而我们的默认接法是按PNP的,经询问,果然是欧姆龙的编码器是NPN的,具体对应关系为:

            PNP:

 A----------------------------------------------A

                    B-----------------------------------------------B 

                    A----------------------------------------------A-

                    B----------------------------------------------B- 

                    0V--------------------------------------------0V 

                    +V--------------------------------------------Vs+ 

                 编码器侧                                          编码器卡侧 

    如果编码器没有A-和B-,就把编码器卡侧的A-和B-和OV短接起来 

    然后把编码器的脉冲数和脉冲类型设置后,把ENC设置为YES,然后启动变频器,如果电机旋转20秒左右,没有报警的话,应该是没有问题的,检查ENC的内容,应该是DONE,说明变频器已经认出编码器,并且反馈良好,如果报警,有可能是A和B反了,把A和B对调即可。

    如果还不行,就要检查编码器和编码器卡的硬件了,如郁工所说,用示波器测试,看编码器到底有没有脉冲发出来如果检查通过,把编码器用途改为需要的值,把控制模式改为闭环即可-----参考71编程手册DRC菜单关于编码器的检查

            PNP:

 A----------------------------------------------A-

                    B----------------------------------------------B- 

                    A----------------------------------------------A

                    B----------------------------------------------B 

                    0V--------------------------------------------0V 

                    +V--------------------------------------------Vs+ 

                 编码器侧                                          编码器卡侧  

    如果编码器没有A-和B-,就把编码器卡侧的A和B和Vs+短接起来 

    然后把编码器的脉冲数和脉冲类型设置后,把ENC设置为YES,然后启动变频器,如果电机旋转20秒左右,没有报警的话,应该是没有问题的,检查ENC的内容,应该是DONE,说明变频器已经认出编码器,并且反馈良好,如果报警,有可能是A和B反了,把A和B对调即可。

    如果还不行,就要检查编码器和编码器卡的硬件了,如郁工所说,用示波器测试,看编码器到底有没有脉冲发出来如果检查通过,把编码器用途改为需要的值,把控制模式改为闭环即可-----参考71编程手册DRC菜单关于编码器的检查

变频器参数设置必须知道的几个要点

　变频器的功能参数有很多，一般都有几十甚至上百个参数选择。

实际使中，没必要对每一个参数都进行设置，大多数只要采用原厂设定值即可。

但有些参数由于和实际使用情况有关联，因此要根据实际应用进行设定和调试。

　　一、转矩提升

　　又叫转矩补偿，是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低，而把低频率范围f/V增大的方法。

设定为自动时，可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩，使电动机加速顺利进行。

如采用手动补偿时，根据负载特性，尤其是负载的起动特性，通过试验可选出较佳曲线。

对于变转矩负载，如选择不当会出现低速时的输出电压过高，而浪费电能的现象，甚至还会出现电动机带负载起动时电流大，而转速上不去的现象。

　　二、加减速时间

　　加速时间就是输出频率从0上升到最大频率所需时间，减速时间是指从最大频率下降到0所需时间。

通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。

在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流，减速时则限制下降率以防止过电压。

　　加速时间设定要求：

将加速电流限制在变频器过电流容量以下，不使过流失速而引起变频器跳闸；减速时间设定要点是：

防止平滑电路电压过大，不使再生过压失速而使变频器跳闸。

加减速时间可根据负载计算出来，但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间，通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警；然后将加减速设定时间逐渐缩短，以运转中不发生报警为原则，重复操作几次，便可确定出最佳加减速时间。

　　三、频率限制

　　即变频器输出频率的上、下限幅值。

频率限制是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障，而引起输出频率的过高或过低，以防损坏设备的一种保护功能。

在应用中按实际情况设定即可。

此功能还可作限速使用，如有的皮带输送机，由于输送物料不太多，为减少机械和皮带的磨损，可采用变频器驱动，并将变频器上限频率设定为某一频率值，这样就可使皮带输送机运行在一个固定、较低的工作速度上。

　　四、电子热过载保护

　　本功能为保护电动机过热而设置，它是变频器内CPU根据运转电流值和频率计算出电动机的温升，从而进行过热保护。

本功能只适用于“一拖一”场合，而在“一拖多”时，则应在各台电动机上加装热继电器。

　　电子热保护设定值（%）=[电动机额定电流（A）/变频器额定输出电流（A）>×100%。

　　五、频率设定信号增益

　　此功能仅在用外部模拟信号设定频率时才有效。

它是用来弥补外部设定信号电压与变频器内电压（+10v）的不一致问题；同时方便模拟设定信号电压的选择，设定时，当模拟输入信号为最大时（如10v、5v或20mA），求出可输出f/V图形的频率百分数并以此为参数进行设定即可；如外部设定信号为0～5v 时，若变频器输出频率为0～50Hz，则将增益信号设定为200%即可。

　　六、偏置频率

　　有的又叫偏差频率或频率偏差设定。

其用途是当频率由外部模拟信号（电压或电流）进行设定时，可用此功能调整频率设定信号最低时输出频率的高低，如图1。

有的变频器当频率设定信号为0%时，偏差值可作用在0～fmax范围内，有的变频器（如明电舍、三垦）还可对偏置极性进行设定。

如在调试中当频率设定信号为0%时，变频器输出频率不为0Hz，而为xHz，则此时将偏置频率设定为负的xHz即可使变频器输出频率为0Hz。

　　七、加减速模式选择

　　又叫加减速曲线选择。

一般变频器有线性、非线性和S三种曲线，通常大多选择线性曲线；非线性曲线适用于变转矩负载，如风机等；S曲线适用于恒转矩负载，其加减速变化较为缓慢。

设定时可根据负载转矩特性，选择相应曲线，但也有例外，笔者在调试一台锅炉引风机的变频器时，先将加减速曲线选择非线性曲线，一起动运转变频器就跳闸，调整改变许多参数无效果，后改为S曲线后就正常了。

究其原因是：

起动前引风机由于烟道烟气流动而自行转动，且反转而成为负向负载，这样选取了S曲线，使刚起动时的频率上升速度较慢，从而避免了变频器跳闸的发生，当然这是针对没有起动直流制动功能的变频器所采用的方法。

　　八、转矩限制

　　可分为驱动转矩限制和制动转矩限制两种。

它是根据变频器输出电压和电流值，经CPU进行转矩计算，其可对加减速和恒速运行时的冲击负载恢复特性有显著改善。

转矩限制功能可实现自动加速和减速控制。

假设加减速时间小于负载惯量时间时，也能保证电动机按照转矩设定值自动加速和减速。

　　驱动转矩功能提供了强大的起动转矩，在稳态运转时，转矩功能将控制电动机转差，而将电动机转矩限制在最大设定值内，当负载转矩突然增大时，甚至在加速时间设定过短时，也不会引起变频器跳闸。

在加速时间设定过短时，电动机转矩也不会超过最大设定值。

驱动转矩大对起动有利，以设置为80～100%较妥。

　　制动转矩设定数值越小，其制动力越大，适合急加减速的场合，如制动转矩设定数值设置过大会出现过压报警现象。

如制动转矩设定为0%，可使加到主电容器的再生总量接近于0，从而使电动机在减速时，不使用制动电阻也能减速至停转而不会跳闸。

但在有的负载上，如制动转矩设定为0%时，减速时会出现短暂空转现象，造成变频器反复起动，电流大幅度波动，严重时会使变频器跳闸，应引起注意。

　　九、转矩矢量控制

　　矢量控制是基于理论上认为：

异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。

矢量控制方式就是将定子电流分解成规定的磁场电流和转矩电流，分别进行控制，同时将两者合成后的定子电流输出给电动机。

因此，从原理上可得到与直流电动机相同的控制性能。

采用转矩矢量控制功能，电动机在各种运行条件下都能输出最大转矩，尤其是电动机在低速运行区域。

　　现在的变频器大部分都采用无反馈矢量控制，由于变频器能根据负载电流大小和相位进行转差补偿，使电动机具有很硬的力学特性，对于多数场合已能满足要求，不需在变频器的外部设置速度反馈电路。

这一功能的设定，可根据实际情况在有效和无效中选择一项即可。

　　与之有关的功能是转差补偿控制，其作用是为补偿由负载波动而引起的速度偏差，可加上对应于负载电流的转差频率。

这一功能主要用于定位控制。

　　十、节能控制

　　风机、水泵都属于减转矩负载，即随着转速的下降，负载转矩与转速的平方成比例减小，而具有节能控制功能的变频器设计有专用V/f模式，这种模式可改善电动机和变频器的效率，其可根据负载电流自动降低变频器输出电压，从而达到节能目的，可根据具体情况设置为有效或无效。

　　第九跟第十这两个参数是很先进的，但有一些用户在设备改造中，根本无法启用这两个参数，即启用后变频器跳闸频繁，停用后一切正常。

究其原因有：

1.原用电动机参数与变频器要求配用的电动机参数相差太大。

2.对设定参数功能了解不够，如节能控制功能只能用于V/f控制方式中，不能用于矢量控制方式中。

3.启用了矢量控制方式，但没进行电动机参数的手动设定和自动读取工作，或者读取方法不当。

西门子变频器应用编码器的基础知识

时间：

2012-02-02  浏览次数：

102

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.机械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护等级是否满足要求。

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，编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见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。

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差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，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，一般采用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。

3，使用PLC采集数据，可选用高速计数模块；使用工控机采集数据，可选用高速计数板卡；使用单片机采集数据，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。

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、5-13Vdc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有什么问题。

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。

干扰的问题

选择什么样的输出对抗干扰也很重要，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））。

何为长线驱动？

普通型编码器能否远距离传送？

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24VHTL型且有对称负信号的，传输距离300-400米。

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信号的均可达到同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，用这个信号可达到很高的重复精度。

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，否则不准。

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？

常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，看应用场合。

测速度用常用增量型编码器，可无限累加测量；测位置用绝对型编码器，位置唯一性（单圈或多圈），最终看应用场合，看要实现的目的和要求。

绝对型旋转编码器选型注意事项，旋转编码器和接近开关、光电开关优势比较：

绝对编码器单圈从经济型8位到高精度17位；　　

绝对编码器多圈大部分用25位，输出有SSI，总线Profibus-DP,CanL2,Interbus,DeviceNet。

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，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，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。

　　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较麻烦，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出现。

　　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、数据的可靠性大大提高了。

　　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测量，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。

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，以转动中测量光码盘各道刻线，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，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。

　　如果要测量旋转超过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，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。

绝对型编码器的串行和并行输出的介绍

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，对于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。

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。

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。

　　由于绝对型编码器的部分知名厂家在德国，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，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较容易的，但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，数据按照约定，有先后；空间上，所有位数的数据都在一组线缆上（先后）发出。

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。

其本质其实还是增量编码器。

为什么叫“绝对型编码器”？

“绝对型编码器”相对于“增量型编码器”而言。

“绝对型编码器”使用某种方式表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，必须从约定的基准重新开始计数。

“增量型编码器”表示位置，角度和圈数需要做后处理，重新投电要做“复零”操作，所以，“增量型编码器”比“绝对型编码器”在价格上便宜许多。

绝对值编码器SSI输出，同时提供了增量值信号A、B两相1Vpp，是派什么用处的？

　　在我们提供的绝对值编码器，德国的HEIDENHAIN的SSI输出和德国HENGSTLER的SSI输出，都同时提供了增量值信号A、B两相1Vpp正弦波输出，构成了绝对与增量的双输出，很多用户不明白这个增量信号是干什么用的，而剪掉联线废弃不用，真是蛮可惜的。

　　一。

此增量信号可以作为绝对信号的冗余。

　　二。

可以让绝对信号作为位置闭环，而增量信号作为速度闭环，构成位置控制与速度控制的双闭环系统，以达到位置的准确（无位置冲过头而振荡）和速度的高效，这是一个较先进的课题，目前国内似乎还没有看到有很好的应用介绍。

　　三。

增量信号是正弦波信号，其可以用模拟电路细分，这样，在绝对值编码器两个最小相邻码之间，还可以因为相位的变化不同，获得更精细的分辨率，从而可以大大提高绝对值编码器的分辨率。

电子凸轮开关

现在还有一种绝对值、增量值、定位电子凸轮开关三输出的编码器，除了上面介绍的RS485绝对值信号、A/B增量值信号以外，还同时提供了多点定位电子凸轮开关，可预设定位开关，到预设位置可直接输出开关信号，控制减速、停车。

这样，这一个绝对值编码器可同时输出连续绝对值信号显示位置、输出增量值信号作速度闭环、输出定位电子凸轮开关控制减速、定位！

SSI与Biss、Endat、Hipeface:

SSI为同步串联界面（synchronous-serialinterface）的英文缩写，其实际为两个RS422通道，利用中断的时钟同步读数，最高时钟速度1.1MHz.

ssi的数据形式最简单，一般不包含CRC校验、产品内部信息及地址，在运动控制中，有提出更快、信息更多的要求时，各家编码器厂家推出了各自的方案，以海德汉为首的联合西门子公司，推出的是Endat;以宝马集团及亨斯乐推出的是Biss（有个Biss协会）；以STEGMANN为首的推出hipeface.实际上都是在SSI的基础上的改良的，基本物理格式都差不多，RS422（或RS485）,由时钟脉冲触发，只是速度更快，可达2-10MHZ，并可增加编码器的内部信息、CRC校验、故障报警的功能，有的可以增加地址，有的可以增加正余弦增量信号作冗