绝对值编码器通过PLC实现港口机械的角度测量
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角度编码器工作原理
角度编码器是一种用于测量和编码旋转角度的装置。
它由一个旋转轮和一个触发器组成。
工作原理如下:当旋转轮转动时,它产生一个旋转的信号。
触发器检测到这个信号,并将其转换为相应的电子信号。
然后,电子信号被传输到计算机或其他设备,用于准确测量和编码旋转角度。
角度编码器可以分为绝对式和增量式两种类型。
绝对式角度编码器有一组固定的编码器,每个编码器对应一个特定的角度值。
当旋转轮旋转时,触发器将检测到的旋转信号与编码器进行匹配,从而确定旋转轮的绝对角度。
增量式角度编码器则只提供转动方向和转动量的信息。
它由两个传感器组成,一个用于检测旋转轮的方向,另一个用于检测旋转轮的转动量。
当旋转轮旋转时,触发器会根据传感器的信号来确定旋转轮的角度变化。
总的来说,角度编码器通过旋转轮和触发器的组合来测量和编码旋转角度。
绝对式角度编码器可以提供旋转轮的绝对角度值,而增量式角度编码器只提供旋转方向和转动量的信息。
这些信息可以用于控制和监测旋转设备的角度变化。
绝对值编码器工作原理
绝对值编码器的工作原理是通过电学机械编码器(EAMC)来实现的。
它把通过一个物理传感器获得的位置信号转换为一组数字,然后
可以将这些数字传送到其他的系统中。
它的工作原理是使用一系列的
短脉冲来表示一个绝对位置码,当这个传感器移动时,这种编码器是
一种虚拟的磁针读取设备,它不断读取磁针上的短脉冲并储存它们,
因此它能够反映出传感器的绝对位置。
绝对值编码器通常由一个编码片和多个轮子组成,其中的每个轮
子都有一定的极性标记,这些极性与传感器移动时的位置极其相关。
当传感器移动时,这些极性就会改变,改变的可能性是不断增加的,
每次传感器移动时,这些变化都会被编码芯片记录下来,从而创建一
个连续的绝对位置信号数据流。
然后,编码片可以利用算法将这些极性改变转换为绝对位置编码,并将其发送出去,以便其他系统可以接收。
这就是绝对值编码器的工
作原理。
它的优势在于,它能够提供较高的精度和稳定性,而且这些
编码器可以承受比其他编码器更强的振动和冲击,从而在恶劣条件下
也能够良好地工作。
编码器与PLC的连接编码器在工控项目中,作为测量角度、长度、速度控制的传感器,已经用得越来越多了,可是常常有PLC新手,对于编码器如何选型、如何连接、如何编程很困惑,就是PLC 老手,也会碰上手上的编码器与PLC 配不起来,重新再配耽误时间的问题,也会碰上现场情况复杂,干扰头痛的问题,现在根据我就自己掌握的东西简单说点,希望能够抛砖引玉,看到跟多更好的解决方案!光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器,光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号,通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
旋转编码器是一种光电式旋转测量装置,它将被测的角位移直接转换成数字信号(高速脉冲信号)。
因些可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC,利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数,以获得测量结果。
不同型号的旋转编码器,其输出脉冲的相数也不同,有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲,有的只有A、B相两相,最简单的只有A相。
输出两相脉冲的旋转编码器与FX系列PLC的连接,编码器有4条引线,其中2条是脉冲输出线,1条是COM端线,1条是电源线。
编码器的电源可以是外接电源,也可直接使用PLC的DC24V电源。
电源“-”端要与编码器的COM端连接,“+ ”与编码器的电源端连接。
编码器的COM端与PLC输入COM端连接,A、B两相脉冲输出线直接与PLC的输入端连接,连接时要注意PLC输入的响应时间。
有的旋转编码器还有一条屏蔽线,使用时要将屏蔽线接地。
编码器如果是并行输出的,可以直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O,其信号数学格式应该是格雷码。
编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点,如果是24伏推挽式输出,高电平有效为1,低电平为0;如果是集电极开路NPN 输出,则连接的接点也必须是NPN型的,其高电平有效,低电平为1。
RS485通讯型Easypro绝对值编码器与PLC或单片机的连接PLC选什么样的绝对值编码器方便连接?目前市场上的PLC几乎都有了RS485通讯接口,在此介绍一种RS485通讯接口的绝对值编码器。
Easypro绝对值编码器(单圈绝对值编码器或多圈绝对值编码器),具有RS485输出接口,可以与市场上所有PLC的通讯RS485接口连接,读取编码器数据,而不再需要高速计数模块,也可以与单片机的通讯连接直接读取编码器数据。
目前Easypro有各种通讯规约,满足用户不同的需求。
一,Modbus RTU Easypro。
符合国际标准的Modbus RTU通讯规约,与所有具有modbus RTU的PLC 兼容。
Easypro编码器具有自有软件设置界面,可智能化可设定编码器的地址,波特率,以及编码器分辨率与零点位置等,PLC的RS485通讯接口可总线型连接1—9个分地址Easypro编码器。
目前很多PLC已经内置有modbus RTU编程协议。
二,Easypro1.0。
针对modbus RTU的寻址通讯较慢的问题,Easyro1.0设置成编码器为通讯主机模式,接收端(PLC或单片机)为接收模式,这样无需寻址,可直接快速读取数据。
Easypro编码器的软件界面中设置地址为0,波特率和编码器分辨率都可按用户所需设置可调。
简化的通讯协议:数据格式:8位(Bit)数据位,1位停止位,无校验,ASCⅡ编码方式:13位(byte)数据,“=”起始,1位(byte)符号,10位码值;“↙”结束。
可连接PLC的RS485通讯接口。
但由于接收端(如PLC)为被动接受模式(编码器为主动模式),一个通讯接口仅可连接一个Easypro1.0编码器。
编码器主动发送模式下,接收端无需始终接收信号,而只在需要编码器数据的时候,CPU扫描读取此编码器发送的通讯,首先找到起始位,按通讯规约顺序读取数据并解码。
三,Easypro1.1。
Easypro编码器地址设定为1-9,编码器为总线型通讯被动模式,接收端(PLC或单片机)为总线主机模式。
西门子smart200通过modbusRTU与绝对值编码器通信硬件预备1、西门子plc(smart200)2、肯定值编码器3、装有STEP7-MicroWIN SMART软件的电脑4、网线1、进入编程软件2、首先需要选好PLC型号3、接下来编程插入指令:4、给MODBUS指令安排库寄存器5、编译、下载,可以在状态图表里监控VD200数据PLC读到的编码器数据存放在VD200里注:这里的编码器值是长度值还是角度值需要可以通过easyPro软件来设定假如是角度值需要除以100,有2位小数点与西门子smart 200 连接的编码器是GAX60 R13/12E10LB该编码器有强大的EasyPRO?软件设置功能,设置功能和参数如下:1、测量功能,能选择有:角度测量、长度测量、速度测量,出厂默认的是长度模式。
2、长度测量模式和角度测量模式相比,多了“每圈对应的测量值”填充框,可以对圈进步行设置。
3、速度测量模式可以对输出速度模拟量进行设置,如图最小转速0时输出4mA,最大转速1440转/分钟时输出20mA,假设当前转速是720转/分钟时则输出是12mA,以此类推。
4、正转方向选择顺时针:面对编码器转轴端面,顺时针旋转,编码器数值增大。
出厂默认值是顺时针。
逆时针:面对编码器转轴端面,逆时针旋转,编码器数值增大。
5、循环、往复测量模式循环测量模式:编码器转轴,转到最大值时,数据从0 开头循环输出。
数据输出形式如下:角度测量模式:0--90--180--270--360(0)--90-180--270-360......长度测量模式:0-1024-2048-4096(0)--1024---2048----4096.....往复测量模式:编码器转轴,旋转至(4-20 毫安)最大值时或者最小值的,数据固定不变。
出厂默认是往复测量模式数据输出形式如下:角度测量模式:0--90° --180° --270° --360° ,连续旋转编码器转轴,数字没有变化,保持在360)。
绝对值编码器用途全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:绝对值编码器是一种常用的测量装置,通常用于测量机械位置、速度和方向。
绝对值编码器能够准确地测量物体相对于某一基准位置的绝对位置,而不需要进行复位操作,因此在许多领域如机床加工、物流自动化、机器人技术等领域发挥着重要作用。
绝对值编码器使用编码盘和传感器共同完成测量任务。
编码盘是一种带有黑白相间的条纹的圆盘,通过光电传感器检测光学信号来确定编码盘的运动状态,进而确定物体的位置。
传感器则负责将接收到的信号转换为数字信号,然后传输给计算机或控制器,实现对被测对象的准确测量。
绝对值编码器的用途非常广泛,下面就主要介绍几个重要的应用场景:1. 机床加工:在数控机床等精密机械设备上,绝对值编码器被用于测量工件相对于刀具的位置,从而实现精密加工。
由于绝对值编码器能够准确测量物体的绝对位置,因此可以确保加工的精度和稳定性,提高产品质量和生产效率。
2. 物流自动化:在物流自动化系统中,绝对值编码器被广泛应用于输送带、自动堆垛机、自动包装机等设备上,用于测量物料的位置和速度,实现自动化控制和管理。
通过绝对值编码器的准确测量,可以确保物料的顺利运输和处理,提高物流效率。
3. 机器人技术:在工业机器人和服务机器人等领域,绝对值编码器被用于测量机器人关节的角度和位置,从而实现精准的运动控制和定位。
绝对值编码器能够帮助机器人实现复杂的动作和任务,提高其工作效率和精度,广泛应用于汽车制造、电子生产等行业。
4. 航空航天:在航空航天领域,绝对值编码器被广泛应用于飞机发动机、导航系统等设备上,用于测量飞机的位置、速度和方向,为飞行控制和导航提供重要数据支持。
绝对值编码器的高精度和可靠性能够满足航空航天领域对精密测量的要求,确保航空器的安全飞行。
绝对值编码器在现代工业生产和科学研究中发挥着重要作用,通过准确测量物体的位置和运动状态,实现精密控制和管理,提高生产效率和产品质量。
随着技术的不断发展,相信绝对值编码器将在更多领域得到应用,并为人类创造更美好的未来。
西门子PLC如何与旋转编码器连接PLC程序:LD SM0.1CALL SBR_0NETWORK 1 // 子程序0开始// 配置HSC1LD SM0.1 // 首次扫描时MOVB 16#F8 SMB47 // 配置HSC1:// - 启用计数器// - 写入新当前值// - 写入新预设值// - 将初始方向设为向上计数// - 选择现用水平高的起始和复原输入// - 选择4x模式HDEF 1 11 // 将HSC1配置为正交模式,// 具有复原和起始输入功能MOVD +0 SMD48 // 清除HSC1的当前值MOVD +50 SMD52 // 将HSC1预设值设为50ATCH INT_0 13 // HSC1当前值= 预设值(事件13)// 附加在中断例行程序INT_0上ENI // 全局中断启用HSC 1 // 程序HSC1NETWORK 1 // 中断0开始LD SM0.0MOVD +0 SMD48 // 清除HSC1的当前值MOVB 16#C0 SMB47 // 选择仅写入一个新当前值,// 使HSC1保持启用状态HSC 1 // 程序HSC1##############这个要看触摸屏接口是什么,有usb接口的,有485或者232串口的。
给你提供几个:USB-PPI USB接口的西门子PLC S7-200编程电缆,带指示灯,对应西门子产品:6ES7 901-3DB30-0XA0 ,通信距离达2公里,电缆长度为3米USB-PPI+ 隔离型USB 接口的S7-200PLC 编程电缆,带指示灯,对应西门子产品:6ES7 901-3DB30-0XA0,通信距离达2公里,电缆长度3米PC-PPI RS232 接口的西门子S7-200PLC 编程电缆,RS232/PPI 接口,对应西门子产品号:6ES7 901-3CB30-0XA0电缆长度为2米(一次20条)PC-PPI RS232 接口的西门子S7-200PLC 编程电缆,RS232/PPI 接口,对应西门子产品号:6ES7 901-3CB30-0XA0电缆长度为3米6ES7901-3DB30-OXAO 隔离型USB接口的西门子S7-200PLC多主站PPI编程电缆,直接使用STEP7 MicroWIN 软件中的USB接口,无需安装驱动程序,支持PPI 、多主站PPI、高级PPI协议,支持187.5Kbps高速通信,100%同西门子6ES7 901-3DB30-0XA0 ,3米,带通信指示灯。
港口装卸20昕年第5髑(总第175期)
绝对值编码器通过PLC实现港口机械的角度测量
神华黄骅港务有限责任公司
许宁
摘要:从格雷码与二进制码的互换和PLc编程两方面说明绝对值编码器怎样通过PLc实现角度测量的
功能,指出了其在应用于港口装卸机械时应注意的事项。
关键词:编码器;PLc;格雷码;二进制码
TheAngleMeasurementforPortMachinerybvPLCwithAb50luteValue
Encoder
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Abstran:TheabBolutecoderi8introducedin啪5id衄0fthePLCPmSMmmi“g蚰dtheinterch肌ge
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P8p盯.
KeywOrds:∞de。;PLc;G姐y
Cod。;Binary
Code
l位置检测与编码器
置的格雷码。
在港口机械的控制系统中,回转、俯仰角度的测
量及控制非常重要。目前,检测位置的办法有2种:其一是使用位置传感器,测量到的位移量由变送器经A/D转换成数字量送至系统进行进一步处理。此方法精度高,但在多路、长距离位置监控系统中,由于其成本高,安装困难,因此并不实用。其二是采用光电轴角编码器进行精确位置控制。光电轴角编码器根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式3种。而绝对式编码器是直接输出数字量的传感器,它是利用自然二进制或循环二进制(格雷码)方式进行光电转换的,编码的设计一般是采用自然二进制码、循环二进制码、二进制补码等。其特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码,抗干扰能力强,没有累积误差,电源切断后位置信息不会丢失,其分辨率由二进制的位数决定,根据不同的精度要求,可以选择不同的分辨率(即位数),目前有10位、“位、12位、13位、14位或更高位等多种。我港装卸设备测量角度的一次传感器,都采用编码器传迭多位二进制码,通过多芯电缆送到PLc数字量输入模块,再经过PLc运算,还原成BcD码送往操作室进行显示。其中PLc采用美国AB公司的PLc一5.编程软件为Logix5。用于角度测量的传感器采用TRD—NA系列绝对值型编码器,检测回转、俯仰角位置。根据光电原理,编码器输出绝对位2格雷码与二进制码的互换目前,应用最多的编码器有格雷码盘和BcD码
盘2种,本文介绍的是KOYO公司的TRD—NA系
列绝对值型旋转编码器。它属于一种超小型、高速
响应、采用金属光栅、输出为无读取误差的格雷码编
码器。格雷码是一种绝对编码方式,对应旋转角度
以格雷码形式并行输出绝对位置值。格雷二进制码
是为了弥补二进制码的缺陷而产生的代码。因为在
二进制码中当从某一个数到下一个数变化时,可能
同时有2个以上的数据位发生变化,例如从十进制
的3转换为4时二进制码的每一位都要变,由于对
各位读取的时序上的差异,可能造成读出错误。为
了解决此问题,设计了一种代码,使其在从任一数到
下一数变化时,只有一个数据位变化,以避免读取错
误。这样的代码即格雷二进制码,是一种错误最小
化的编码方式,而且无需计数器,在通电状态下输出
旋转角度,当角位移量发生微小变化(1c)而可能引
起数字量发生变化时,格雷码仅改变一位。表1为
几种自然二进制码与格雷码的对照表。
”
2.1
自然二进制码转换成二进制格雷码
自然二进制码转换成二进制格雷码,其法则是
保留自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位,
而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异
或,而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。
某二进制数为口川丑。.2…口2口J曰o,
其对应的格雷码为G川G。一。…G。G.玩。
27
万方数据
Pon0pe他tion2007
No.5(sedalNo.175)
裹1
几种自然二进制码与格雷码对照裹
其中,最高位保留G。=曰。(异或运算:相同为o,
相异为l。),其他各位G;=日…o口;,(t=o,l,2,…,
n一2)。
=进制数为
l011
0
\/\/\/\/
④oo
o
JI
Il
格雷码为
11l0l
2.2二进制格雷码转换成自然二进制码
二进制格雷码转换成自然二迸制码,其法则是
保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位,
而次高位自然=进制码为高位自然二进制码与次高
位格雷码相异或,而自然二进制码的其余各位与次
高位自然二进制码的求法相类似。某二进制格雷码为G川G。.2:“G:G,岛,其对应的自然二进制码为日…B。一:…日:B,日。。其中,最高位保留日。=c。,其他各位占。一,=c.一。o曰.,(i=O,1,2,・~,n一1)格雷码为lo①oo/\/\/\/\二进制数为l10ll从上面可以看出,格雷码与二进制码的转换方式为逻辑异或关系。以格雷码的形式进入PLc后,需在PLc中对格雷码进行异或逻辑运算,从而得到二进制码进行输出。由于测定的范围在360。以内,编码器选分辩率为1024/360,就可用10位格雷码来映射转角位移量信号,位置变化1。时,对应的1028位格雷码只变化l位。因此,可通过l根RVVP多芯电缆和格雷码盘相连,直接采集10位格雷码信号至PLc数字量输入模块。3PLC逻辑运算通过以上的分析,由于格雷码不是权重码,每一位码没有确定的大小,不能直接转换成成角度信号,要经过一次码变换,变成自然二进制码,再由上位机读取。解码的方法是用“O”和采集来的10位格雷码的最高位(第10位)相异或,结果保留到位9(从O开始),再将异或的值和下一位(第9位)相异或,结果保留到位8,依次异或,直到最低位位o,依次异或转换后的值(二进制数)就是格雷码转换后自然码的值。取料机在进行作业时,堆场分为左右堆场(见图1),以取料行走的直线轨道为基准,当取料机车圈l角度处理身方向与该直线重合时,以臂架方向为起点作为回转测量的零度,通过传送指令MOV将零点对应值送人寄存位。因为在显示时还要区分出是左料场还是右料场,实际要求显示范围是以直线轨道为基准,
臂架偏转的角度位移在正负180。范围内,所以还需
进一步转换。将测得的角度值跟零点通过比较模块
GEQ和LEs进行比较,以确定是减去零点还是被零
点减去以得到角度值,然后将该值和减速箱的传动
比通过数值计算(MuL和DIv指令)转换为实际角
度值。最后将其转换为BcD码,输出到数码管,从
而实现角度值的显示。
4
结语
这种绝对值编码器性能稳定、可靠,调整方便,
不需维修,功能价格比也比同功能的角度位置转换
器低得多,使用不需专门培训。PLc产品高的抗干
扰性能和高的可靠性、稳定性,使其数据采集抗干扰
性和可靠性大大提高。
许宁:061110.河北奢沧州市黄骅港开发区
收稿日期:2007一02一帅
万方数据