嚴(yán)格來講,庫伯勒編碼器只會(huì)告訴你改如何定位,要如何執(zhí)行, 是需要靠數(shù)控系統(tǒng)(或者PLC之類控制器)控制伺服或者步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)定位的,編碼器好比人的眼睛,知道電機(jī)軸或者負(fù)載處于當(dāng)前某個(gè)位置,工

業(yè)上用的一般是光電類型編碼器,下邊簡(jiǎn)單說明一下:

電編碼器是在一一個(gè)很薄很輕的圓盤子 上,通過緊密儀器來腐蝕雕刻了很多條細(xì)小的縫,相當(dāng)于把一-個(gè)360度 ,細(xì)分成很多等分,比如成1024組,這樣每組之間的角度差是360/1024度=0.3515625度。

然后有個(gè)精密的發(fā)光源,安裝在碼盤的一面,碼盤的另外- -面，會(huì)有個(gè)接收器之類的 ,使用了光敏電阻這些元件加放大和整形電路組成,這樣碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候,有縫隙的地方會(huì)適光過去,接收器會(huì)瞬間收到光脈沖,

經(jīng)過電路處理后,輸出一個(gè)電脈沖信號(hào),這樣碼盤旋轉(zhuǎn)了- 周，會(huì)對(duì)應(yīng)輸出1024個(gè)脈沖 ,第一個(gè)脈沖位置如果是0 , 第二個(gè)脈沖位置就是0.3515625° , 第三個(gè)脈沖位置是03515625*2 ,以此類推,這樣只要有儀器

能讀到脈沖個(gè)數(shù),就可以知道碼盤對(duì)應(yīng)在什么位置了。

如果把編碼器安裝到電機(jī)的軸上,電機(jī)軸和碼盤是剛性連接,兩者的位置關(guān)系會(huì)一對(duì)應(yīng) ,通過讀編碼器脈沖,就可以知道電機(jī)的軸位置。

而電機(jī)軸,比如會(huì)通過同步帶，齒輪 ,鏈條等帶動(dòng)-些負(fù)載,比如控制絲桿,這樣會(huì)有個(gè)所謂電子齒輪比的關(guān)系,電機(jī)轉(zhuǎn)-圈,絲桿會(huì)前進(jìn)多少毫米,這樣讀到了對(duì)應(yīng)編碼器上輸出多少給脈沖,通過脈沖數(shù)

就可以反推出當(dāng)前絲桿的位置。

但是編碼器是圓的,如果無限制旋轉(zhuǎn)下去,角度會(huì)無窮大,所以設(shè)計(jì)了-種增量型的編碼器, 轉(zhuǎn)-圈,會(huì)輸出三組信號(hào)ABZ ,其中AB是一樣的脈沖 ,比如上邊說的一國(guó)有1024個(gè)脈沖, AB相脈沖對(duì)應(yīng)一圈內(nèi)

的圓周角度,而且兩種脈沖是處于正交狀態(tài)的,如果是正反轉(zhuǎn),通過判斷AB相脈沖的上升沿和下降沿的先后順序,就可以知道編碼器當(dāng)前是順時(shí)針還是逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的,

另外有個(gè)Z相脈沖, 是因?yàn)閳A周雖然會(huì)不停轉(zhuǎn)下去, 角度會(huì),但是都是一周- -周的重復(fù)而已,零相脈沖固定在圓周某個(gè)位置，編碼器每轉(zhuǎn)一 圈,只輸出- -個(gè)零相脈沖, 這樣如果以Z相脈沖為基準(zhǔn)點(diǎn),這樣每

次讀到這個(gè)脈沖時(shí)候,系統(tǒng)就清零- -次 ,就可以讓角度最大值控制在360°以內(nèi),相當(dāng)于一-個(gè)零基準(zhǔn)點(diǎn)了。 這樣即使系統(tǒng)斷掉了，重新上電 ，只要能找到這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),就可以知道絲桿的初始位置在什么地方

了。

以上這種定位叫增量坐標(biāo)系,所以編碼器就是增量型編碼器,應(yīng)用比較廣泛,因?yàn)殪`活而且價(jià)格便宜。

如果只設(shè)備只需要轉(zhuǎn)一圈的 ,也就是角度在360°內(nèi)的,編碼器可以細(xì)分精密點(diǎn),比如有13位,相當(dāng)于2^13次方個(gè)脈沖-圈, 對(duì)應(yīng)著360° ,這種脈沖數(shù)和角度一對(duì)應(yīng) ,不怕系統(tǒng)斷電需要重新調(diào)整零位,這種編

碼器叫單圈絕對(duì)值編碼器。如果負(fù)載需要轉(zhuǎn)多圈的,但是這個(gè)圈數(shù)也不能非常多,比如5圈,相當(dāng)于5*360°=1800° ,這樣脈沖和1800°--對(duì)應(yīng) ,這些在-些高檔的數(shù)控機(jī)床 上應(yīng)用比較多,可以知道絲桿或者-些

旋轉(zhuǎn)工作的當(dāng)前精密位置,而且不用擔(dān)心系統(tǒng)斷電歸零問題。

此外,編碼器還有磁電方式的,比如在碼盤上加工了很多個(gè)南北間隔的小磁鐵,通過霍爾去讀小磁鐵信號(hào),輸出信號(hào) , 同樣經(jīng)過放大和整形變成了電脈沖, 這點(diǎn)和光電編碼器是類似的,而且價(jià)格會(huì)便宜點(diǎn),可靠性

會(huì)鎬，但是精度就比光電要差點(diǎn)。

PLC能輸入開關(guān)量,也就是一高-低的電平電壓 ,而編碼器脈沖信號(hào),可以理解一定時(shí)間內(nèi) ,用極快的速度完成的一組開關(guān)量。但是因?yàn)檫@種開關(guān)量的頻率太高了,所以PLC的普通/O口是無法準(zhǔn)確讀到這

些脈沖的個(gè)數(shù)的,因?yàn)镻LC工作過程中存在掃描周期，需要每個(gè)-段時(shí)間才去刷新一下普通I/O口的數(shù)據(jù) ,而編碼器的精度太高了,單位時(shí)間內(nèi)輸出的脈沖個(gè)數(shù)太多,普通/O是無法勝任的。

-般PLC會(huì)設(shè)計(jì)有高速計(jì)數(shù)端口,本質(zhì)是利用了底層單片機(jī)的硬件邏輯來完成這些編碼器計(jì)數(shù)的,避開了掃描周期問題, PLC都設(shè)計(jì)有專[ ]的高速計(jì)數(shù)指令, 使用的時(shí)候,直接調(diào)用這些指令就可以讀到當(dāng)前

的脈沖值了。

但是脈沖的計(jì)算和輸出上,由于掃描周期存在,往往也會(huì)存在著滯后影響,如果用來控制一-些執(zhí)行機(jī)構(gòu),比如氣缸來動(dòng)作裁切動(dòng)作,這樣要考慮提前量的補(bǔ)償問題。

提醒一下,如果想用PLC來控制伺服或者步進(jìn)系統(tǒng),往往并不需要通過編碼器反饋來判斷位置,通過一 些PLS指令 之類的來發(fā)出位置脈沖給伺服驅(qū)動(dòng)器,位置環(huán)在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部構(gòu)成就好 ,而PLC這邊只是

一個(gè)指令機(jī)構(gòu),并沒有構(gòu)成位置閉環(huán),當(dāng)然如果是專門定位模塊控制,使用了NC之類的控制方式,是可以在里邊構(gòu)建位置閉環(huán)的。