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编码器传感器的应用浅析

    编码器是将旋转位移变换为一系列数字脉冲信号的旋转式传感器。编码器主要是脉冲磁盘和代码磁盘分为两类。脉冲磁盘编码器是增量型编码器。 盘式编码器是包含接触式编码器、电磁式编码器、光电式编码器绝对值编码器。脉冲式编码器不能直接输出数字编码,为了得到数字编码,需要追加相关数字电路。 代码盘式编码器直接输出编码的数字。 由于高精度、高分辨率和高可靠性,这两种形式的数字传感器被广泛用于各种位移量的测量。目前使用最多的是光电编码器。

编码器.jpg

    代码盘编码器也称为绝对编码器,将角度转换为数字代码,可轻松连接微型计算机等数字系统。编码器根据其结构分为接触式、光电式、电磁式3种,后者是非接触式编码器。


 编码器网络通信

 一、Frofibus的介绍

 1.1Frofibus是为自动化网络中嵌入的设备开发的串行通信标准。 在西门子公司的提倡和促进下,符合欧洲规格EN 50170卷2中DIN 19245的开放协议。Frofibus在欧洲得到广泛应用。 该现场总线基于3个不同通信管理文件DP、FMS、PA的定义,最适合自动化系统中控制量要求较大的场所。Frofibus-DP适合于数据交换速度要求高的情况。 Frofibus-FMS非常适合于智能设备之间的复杂通信管理。Frofibus-PA与流程自动化相关的任务协作。。。

 1.2 Frofibus DP的特性

 1.2.1网络配置:线路总线配置非常典型,可同时连接126台设备。使用RS485物理连接器时,不使用信号中继器,最多可连接32个站点的网络。

 1.2.2物理层:除RS485串行传输技术外,还可连接光纤。 DP和FMS设备应用相同的物理通信接口(实际上在ISO/OSI结构中相同的第1层和第2层位置)时,必须注意,无论哪种情况,都可以共同存在于同一网络上。本规格需要根据的波特率范围,决定非常正确的通信波特率9.6Kbaud至12Mbaud。

 1.2.3网络设备介绍: 3种设备的差异: 1级DP主站( DPM1)、2级DP主站( DPM2)、从站。 主站包括与外部设备进行循环信息交换的所有设备。 也就是说,可以直接管理网络内其他站点的I/o数据交换(主要是从站)。2级主站用于组态操作。 监视网络状态及与网络连接的设备的状态。从站承担着与外部世界直接进行信息交换的作用。一般的从站设备包括数字I/o模块、编码器、驱动程序、各种转换器等。

    该总线有单主站、多主站两种动作方式,必须判别它们,令牌传送用于管理不同主站之间的信息交换,处理主从站通信。主从站数据交换在设定时间内循环。基本上,时间设定取决于网络拓扑和站点数,但是在发生数据交换之前,必须成功完成从站参数的设定和组态。下面详细说明这一点。主站向从站发行规定从站动作动作的一系列动作参数。在标准情况下,主站发送7字节的信息,从站包含必不可少的信息。如果有更多的数据,从通信信息中的数据单元线的第8字节开始,主站和从站的通信信息最多可导入224字节。此步骤只有在主站正常设定从站的参数时才能执行。这里,主站规定数据的种类及数量更优选从站规定交换数据的数据包括读入,输出时有多个字节。该数据存在于通信信息中数据线中,当从站接收到该组时,能够与主站间继续进行数据的交换。主站嵌入数据用于向从站发送数据或者接受存在于数据线中外部输入数据,在该过程中,从站能够催促主站准备新的诊断,因此主站能够询问是否读入信息,接着。

 二、编码器应用中的问题分析及改进措施

2.1应用中的问题分析

2.1.1光电检测装置的收发装置全部设置在生产现场,使用中露出很多缺陷,其内在要素也有外在要素,主要是:1.由于发送装置或接收装置因机械振动等而产生位移或偏移,接收装置无法可靠地接收光信号,在无法产生电信号这一点上出现。例如,光电式编码器适用于轧制机调速系统,由于光电式编码器直接用螺栓固定在电动机的壳体上,因此光电式编码器的轴通过比较硬的弹簧片与电动机旋转轴连接,施加在电动机上的负荷是冲击性的负荷,当轧机过钢时会引起电动机转轴和外壳的振动。经测定,过钢时,光电式编码器的振动速度为2.6 mm/s时,这种振动速度会损害光电式编码器的内部功能。否则会因脉冲误发生而导致控制系统不稳定或误动作,从而导致事故。

2.1.2由于光检测装置设置在生产现场,因此受生产现场环境因素的影响,光检测装置不能可靠地动作。安装部位的温度高、湿度大时,光检测装置内部的电子部件特性发生变化或破损。例如,在连续铸造机送给锭追踪系统中,安装光检测装置的位置接近铸片,由于环境温度高,光检测装置错误地发出或破损信号,引起生产或人身事故。

2.1.3由于生产现场的各种电磁干涉源对光检测装置的干涉,光检测装置的输出波形发生变形,系统误动作或发生生生产事故。例如,光检测装置安装在生产设备主体上,该信号通过电缆传送到控制系统的距离为20 m~100 m,传送电缆都选择了多芯屏蔽电缆,但除了电缆的导线电阻和线间电容的影响之外,还与其他电缆一起铺设。

2. 2改进措施

2.2.1变更光电式编码器的安装方式。光电式编码器不是安装在电动机壳体上,而是在电动机上形成固定托架,独立地安装光电式编码器,光电式编码器轴和电动机轴的中心必须处于同一水平的高度,由电动机的冲击负荷产生的光电。这样用振动计检测时,振动速度降低到1.2 mm /秒。

2.2.2合理选择2光检测装置输出信号传输介质,使用双绞线代替通常的屏蔽电缆。双绞线具有两个重要的技术特性。一个是对电缆受到的电磁干扰具有很强的保护功能。这是因为空间电磁场可以抵消在线产生的干扰电流。双绞线的另一个技术特点是,双绞线的另一个特点是,双绞线的间隔小,两条线对干涉线路的距离大致相等,两条线对屏蔽网的分布容量也大致相同。这对抑制共模噪声很有效。可在十分恶劣的作业环境下分别铺设编码器的专用电缆。

2.2.3基于PLC软件的监控或干扰。 现在的PLC软件有自己的编码器专用模块,集成了很多判定程序。用户可以根据需要调用模块的功能,实现编码器的正确控制和正确测量。

2.2.4现场的实际生产控制可以追加极限检测开关,编码器发生故障时,可以通过现场的极限检测开关停止设备的生产。减少编码器事故对人身设备造成的伤害。

 三、总结

  随着世界技术的发展和生产能力的提高,材料运输、包装行业、电梯、石油化工、风力发电行业等,速度的测定、角度的测定、厚度的测定、高度的测定需要更正确地进行测定。现在,在这些行业中,增量编码器和绝对值编码器都正常使用。

     另外,随着编码器应用的经验的积累和技术的提高,编码器在产业自动化控制中占有更重要的地位。


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