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如何選擇定位控制中的編碼器呢？
來(lái)源:
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作者:tepzdh
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發(fā)布時(shí)間: 2019-12-28
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從旋轉(zhuǎn)編碼器的角度，來(lái)討論一下自動(dòng)化控制中實(shí)現(xiàn)位置控制的方式，可以是變頻控制也可以是伺服控制，只要是基于旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)楝F(xiàn)在也有其他的直線傳感器可以實(shí)現(xiàn)位置控制，比如光柵尺、激光等等，但是基本上信號(hào)的原理都是相通的，是增量的信號(hào)還是絕對(duì)值信號(hào)，是脈沖信號(hào)還是總線信號(hào)。
從旋轉(zhuǎn)編碼器的角度，來(lái)討論一下自動(dòng)化控制中實(shí)現(xiàn)位置控制的方式，可以是變頻控制也可以是伺服控制，只要是基于旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)楝F(xiàn)在也有其他的直線傳感器可以實(shí)現(xiàn)位置控制，比如光柵尺、激光等等，但是基本上信號(hào)的原理都是相通的，是增量的信號(hào)還是絕對(duì)值信號(hào)，是脈沖信號(hào)還是總線信號(hào)。
在自動(dòng)化控制中位置控制或者定位控制的應(yīng)用非常廣泛，比如起重機(jī)高度、大車小車的定位，冶金高爐氧槍的定位，水利閘門的定位和雙路同步，醫(yī)療床定位，物流旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的角度定位，貨叉的伸出長(zhǎng)度和高度定位，壓鑄磨具的定位、沖壓機(jī)械的高度定位，還有橡塑機(jī)械高度同步定位等等這些的，我可以舉一大堆案例，關(guān)鍵在于僅僅是測(cè)距，還是有嚴(yán)格要求的定位控制，如果是定位控制、后續(xù)動(dòng)作是基于前道位置的不允許出錯(cuò)的，或者自動(dòng)控制不允許回頭重來(lái)的，再有就是雙路同步錯(cuò)了就會(huì)造成設(shè)備報(bào)廢的，就必須要用到絕對(duì)值編碼器。
對(duì)于距離測(cè)量應(yīng)用從技術(shù)角度看，選用增量型和絕對(duì)型編碼器都是可以實(shí)現(xiàn)的，絕對(duì)值編碼器的優(yōu)勢(shì)更多是體現(xiàn)在精度性能等方面，而增量型編碼器則顯得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
特恩普自編碼器為您介紹最常用的旋轉(zhuǎn)編碼器類型：
一、增量型編碼器，使用增量型編碼器或者單圈絕對(duì)值編碼器，的確可以實(shí)現(xiàn)多圈位置檢測(cè)和記錄功能，但卻是需要依賴于設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行才能夠順利完成的。而如果要實(shí)現(xiàn)位置測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和安全可靠性，就非常有必要考慮使用多圈絕對(duì)值型編碼器了，因?yàn)檫@將涉及到反饋編碼唯一性的問(wèn)題。
反饋編碼的唯一性，指的是編碼器在一個(gè)特定的旋轉(zhuǎn)周期范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的信號(hào)輸出，每個(gè)角度的位置編碼都是獨(dú)一無(wú)二的。
在使用增量型編碼器進(jìn)行位置測(cè)量時(shí)，需要設(shè)備的信號(hào)輸入系統(tǒng)，基于編碼器側(cè)反饋的連續(xù)重復(fù)脈沖進(jìn)行位置計(jì)數(shù)；增量型編碼器在旋轉(zhuǎn)時(shí)總是在重復(fù)著相同的脈沖編碼（例如：正交 A/B 相增量型編碼器的輸出，永遠(yuǎn)都是 A/B 相 0/1 的編碼），所以其信號(hào)輸出是不具備唯一性的。
二、單圈絕對(duì)值編碼器，當(dāng)使用單圈絕對(duì)值型編碼器處理多圈位置應(yīng)用時(shí)，同樣需要設(shè)備系統(tǒng)在獲取反饋位置編碼的同時(shí)，對(duì)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行累加計(jì)算；單圈絕對(duì)值編碼器，只能在機(jī)械軸旋轉(zhuǎn)一圈范圍內(nèi)，做到位置信號(hào)輸出的唯一性；也是說(shuō)在測(cè)角度或者測(cè)一圈以內(nèi)的周長(zhǎng)單圈編碼器可以用。
這樣一來(lái)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)各種可能發(fā)生的意外狀況，如：控制程序運(yùn)行異常、系統(tǒng)與編碼器之間電氣連接的斷開(kāi)、設(shè)備故障或斷電停機(jī)、信號(hào)線路干擾 ... 等，都將造成檢測(cè)運(yùn)算中位置計(jì)數(shù)和圈數(shù)累加的錯(cuò)誤或清零，從而相當(dāng)于中斷了位置測(cè)量的進(jìn)程。因此，一旦出現(xiàn)上述這些情況，就必須在系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，對(duì)編碼器所在的位置軸進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)的初始化操作，這增加了設(shè)備的不安全性和出事故的概率。
三、多圈絕對(duì)值編碼器，使用多圈絕對(duì)值編碼器進(jìn)行位置測(cè)量，只要其目標(biāo)量程（即測(cè)量行程）在編碼器圈數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)備系統(tǒng)就可以無(wú)需進(jìn)行任何位置計(jì)數(shù)和圈數(shù)累加方面的算法處理，直接引用編碼器輸出的反饋數(shù)據(jù)。在其多圈旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的位置信號(hào)輸出，所有的值都是唯一的。
設(shè)備的位置測(cè)量?jī)H取決于編碼器的反饋輸出，而與電氣控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)，無(wú)論出現(xiàn)上述哪種電氣系統(tǒng)方面的意外故障，都不會(huì)因中斷檢測(cè)運(yùn)算進(jìn)程，而影響最終位置測(cè)量結(jié)果。這將幫助用戶省去設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行時(shí)那些復(fù)雜的原點(diǎn)校準(zhǔn)初始化操作，提升安全可靠性能和運(yùn)營(yíng)效率。這種獨(dú)立、穩(wěn)定的位置檢測(cè)性能，其實(shí)就是使用多圈絕對(duì)值編碼器的意義和價(jià)值所在。
無(wú)錫市特恩普自動(dòng)化科技有限公司擁有20多個(gè)系列100多個(gè)品種的高品質(zhì)產(chǎn)品：光電增量編碼器、磁電增量編碼器，光電絕對(duì)式編碼器，磁電絕對(duì)式編碼器等。
在自動(dòng)化控制中位置控制或者定位控制的應(yīng)用非常廣泛，比如起重機(jī)高度、大車小車的定位，冶金高爐氧槍的定位，水利閘門的定位和雙路同步，醫(yī)療床定位，物流旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤的角度定位，貨叉的伸出長(zhǎng)度和高度定位，壓鑄磨具的定位、沖壓機(jī)械的高度定位，還有橡塑機(jī)械高度同步定位等等這些的，我可以舉一大堆案例，關(guān)鍵在于僅僅是測(cè)距，還是有嚴(yán)格要求的定位控制，如果是定位控制、后續(xù)動(dòng)作是基于前道位置的不允許出錯(cuò)的，或者自動(dòng)控制不允許回頭重來(lái)的，再有就是雙路同步錯(cuò)了就會(huì)造成設(shè)備報(bào)廢的，就必須要用到絕對(duì)值編碼器。
對(duì)于距離測(cè)量應(yīng)用從技術(shù)角度看，選用增量型和絕對(duì)型編碼器都是可以實(shí)現(xiàn)的，絕對(duì)值編碼器的優(yōu)勢(shì)更多是體現(xiàn)在精度性能等方面，而增量型編碼器則顯得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
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一、增量型編碼器，使用增量型編碼器或者單圈絕對(duì)值編碼器，的確可以實(shí)現(xiàn)多圈位置檢測(cè)和記錄功能，但卻是需要依賴于設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行才能夠順利完成的。而如果要實(shí)現(xiàn)位置測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和安全可靠性，就非常有必要考慮使用多圈絕對(duì)值型編碼器了，因?yàn)檫@將涉及到反饋編碼唯一性的問(wèn)題。
反饋編碼的唯一性，指的是編碼器在一個(gè)特定的旋轉(zhuǎn)周期范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的信號(hào)輸出，每個(gè)角度的位置編碼都是獨(dú)一無(wú)二的。
在使用增量型編碼器進(jìn)行位置測(cè)量時(shí)，需要設(shè)備的信號(hào)輸入系統(tǒng)，基于編碼器側(cè)反饋的連續(xù)重復(fù)脈沖進(jìn)行位置計(jì)數(shù)；增量型編碼器在旋轉(zhuǎn)時(shí)總是在重復(fù)著相同的脈沖編碼（例如：正交 A/B 相增量型編碼器的輸出，永遠(yuǎn)都是 A/B 相 0/1 的編碼），所以其信號(hào)輸出是不具備唯一性的。
二、單圈絕對(duì)值編碼器，當(dāng)使用單圈絕對(duì)值型編碼器處理多圈位置應(yīng)用時(shí)，同樣需要設(shè)備系統(tǒng)在獲取反饋位置編碼的同時(shí)，對(duì)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行累加計(jì)算；單圈絕對(duì)值編碼器，只能在機(jī)械軸旋轉(zhuǎn)一圈范圍內(nèi)，做到位置信號(hào)輸出的唯一性；也是說(shuō)在測(cè)角度或者測(cè)一圈以內(nèi)的周長(zhǎng)單圈編碼器可以用。
這樣一來(lái)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)各種可能發(fā)生的意外狀況，如：控制程序運(yùn)行異常、系統(tǒng)與編碼器之間電氣連接的斷開(kāi)、設(shè)備故障或斷電停機(jī)、信號(hào)線路干擾 ... 等，都將造成檢測(cè)運(yùn)算中位置計(jì)數(shù)和圈數(shù)累加的錯(cuò)誤或清零，從而相當(dāng)于中斷了位置測(cè)量的進(jìn)程。因此，一旦出現(xiàn)上述這些情況，就必須在系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)，對(duì)編碼器所在的位置軸進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)的初始化操作，這增加了設(shè)備的不安全性和出事故的概率。
三、多圈絕對(duì)值編碼器，使用多圈絕對(duì)值編碼器進(jìn)行位置測(cè)量，只要其目標(biāo)量程（即測(cè)量行程）在編碼器圈數(shù)范圍內(nèi)，設(shè)備系統(tǒng)就可以無(wú)需進(jìn)行任何位置計(jì)數(shù)和圈數(shù)累加方面的算法處理，直接引用編碼器輸出的反饋數(shù)據(jù)。在其多圈旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的位置信號(hào)輸出，所有的值都是唯一的。
設(shè)備的位置測(cè)量?jī)H取決于編碼器的反饋輸出，而與電氣控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)，無(wú)論出現(xiàn)上述哪種電氣系統(tǒng)方面的意外故障，都不會(huì)因中斷檢測(cè)運(yùn)算進(jìn)程，而影響最終位置測(cè)量結(jié)果。這將幫助用戶省去設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行時(shí)那些復(fù)雜的原點(diǎn)校準(zhǔn)初始化操作，提升安全可靠性能和運(yùn)營(yíng)效率。這種獨(dú)立、穩(wěn)定的位置檢測(cè)性能，其實(shí)就是使用多圈絕對(duì)值編碼器的意義和價(jià)值所在。
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