详解亨士乐编码器实现定位控制的工作原理。

详解亨士乐编码器实现定位控制的工作原理。

传统的控制方案往往采用接近开关或行程开关进行定位，开关安装不方便，难以保证精度。在这种情况下，我们使用绝对值编码器来完成位置评估和控制。

严格来说，亨士乐编码器只告诉您如何定位和执行。它必须依靠CNC系统（或类似PLC的控制器）来控制伺服或步进电机以实现定位。编码器就像人眼一样，知道电机轴或负载处于某个当前位置，光电编码器在行业中很常用，下面简要说明。


01、简要说明Hengstler编码原理和位置测量

光电编码器位于一个非常薄的光碟上，许多小槽由一个狭窄的仪器蚀刻和雕刻，这相当于将360度分成许多相等的部分，例如B.1024组，组之间的每个角度差为360/1024度=0.3515625度。


然后在码盘的一侧安装一个精确的光源，在码盘的另一侧将有一个接收器等，它由光敏元件加上放大和整形电路组成，这样当码盘旋转时，光线将通过间隙，接收器将立即接收光脉冲。经过电路处理后，输出电脉冲信号。这样，编码器将在一次旋转后输出1024个脉冲。当第一个脉冲位置为0时，第二个脉冲位置为0.3515625°，第三个脉冲位置为0.3515625°*2，依此类推，只要仪器能够读取脉冲数，就可以知道码盘对应的位置。Hengstler编码器安装在电机轴上。电机轴与编码器刚性连接，二者的位置关系一一对应。通过读取编码器脉冲，可以知道电机的轴位置。


例如，电机轴通过正时皮带、齿轮、链条等驱动一些负载。例如，B控制蜗杆，因此存在所谓的电子平移关系，当电机旋转时，蜗杆将前进多少毫米，因此读取亨士乐编码器输出的相应脉冲数，蜗杆的当前位置可以通过脉冲数反转。


然而，Hengstler编码器是圆形的。如果它无限旋转，则角度是无限的，因此构造了增量编码器。旋转一圈后，它发出三组信号ABZ，其中AB与上述脉冲相同。AB相位脉冲的一个圆中有1024个脉冲，AB相位脉冲对应于一个圆中的圆周角，两个脉冲处于正交状态。您可以知道编码器当前是顺时针还是逆时针旋转。


此外，还有一个Z相脉冲，因为当圆继续旋转，角度变得无穷无尽时，它一次只会重复一周。编码器只输出零相位脉冲。因此，如果Z相脉冲用作参考点，则每次读取该脉冲时，系统都将重置为零，从而允许将最大角度控制在360°范围内，这与零参考点相对应。


这样，即使系统断开并重新通电，只要能找到该参考点，您也会知道丝杠的初始位置。


上述定位称为增量坐标系，因此编码器为增量编码器，因其灵活且价格低廉而被广泛使用。

如果设备只需要旋转一次，因此角度在360°范围内，编码器可以更精确地划分，例如，它是13位，相当于每次旋转2^13个脉冲，相当于360°，也就是说，脉冲数和角度之间有一对一的对应关系，并且不用担心在系统关闭时必须重新调整系统。这种类型的编码器称为单旋转绝对编码器。当负载需要进行几圈，但圈数不能很大时，例如B，5圈，即5*360°=1800°，在一些高端数控机床中，脉冲顺序相当于1800°。此外，您可以知道螺钉的当前确切位置或一些转动工作，并且您不必担心关闭系统并将其归零。


此外，编码器还具有磁电过程。例如，许多南北距离的小磁铁在码盘上进行处理。小磁信号通过霍尔读出，输出信号也被放大并形成电脉冲。点编码器和光电编码器相似，价格便宜，可靠性高，但精度不如光电编码器。

02、PLC如何评估编码器的位置

PLC可以输入开关大小，即高压和低压，编码器脉冲信号可以理解一组开关在一定时间内以非常高的速度完成。然而，由于该开关值的频率太高，PLC的普通I/O端口无法准确读取这些脉冲的数量，因为PLC的工作过程中有一个采样周期，更新普通I/O端口数据需要一些时间，但编码器精度太高，每单位时间输出的脉冲数量太高，普通I/O不合适。


一般来说，PLC设计有高速计数端口。其实质是使用底层单片机的硬件逻辑来完成这些编码器的计数，避免采样周期问题。PLC设计有特殊的高速计数指令。使用时直接调用。该命令可以读取当前脉冲值。


然而，在脉冲的计算和输出中，由于采样周期的存在，往往存在滞后效应。当用于控制某些执行器（如气缸）以触发切割动作时，应考虑提前补偿。


提醒您，如果您想使用PLC控制伺服或步进电机系统，通常不需要通过亨士乐编码器反馈判断位置，也不需要通过一些PLS命令向伺服驱动器发送位置脉冲。位置回路在伺服驱动器内部形成。好吧，PLC端只是一个指令机制，并不代表一个闭合位置回路。当然，如果它是由一个特殊的定位模块控制的，那么可以使用一种控制方法，例如NC，在内部有一个闭合的位置回路。

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