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绝对值编码器到底如何使用?

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主题:绝对值编码器到底如何使用?


只看楼主 只看精华 楼主 2015-12-03 09:03:52

用过几种伺服电机,安川∑-Ⅴ系列、松下A5伺服、西门子V90、西门子1FK7(S110驱动器)。安川、松下伺服位置控制模式一种是脉冲加方向,另外一种是90度相位差两相脉冲;西门子V90位置控制模式也可以使用脉冲加方向或90度两相脉冲,还有一种是IPOS,即通过外部输入控制伺服驱动器行走制定脉冲距离,;西门子S110驱动器1FK7电机则还可以通过Profinet通讯控制。原来用的时候除了S110驱动器1FK7电机外用绝对编码器,其余的都用相对编码器,因为一直觉得其余控制方式即使使用绝对值编码器,PLC也接收不到驱动器内部反馈的编码器数据,所以说位置还是没法保存,如果下电后外部机械位置有变化,位置无法得到反馈。最近看了一个别人的项目用的是松下A5驱动器,PLC是ET200s 1Step模块控制,不知道它是否能用得着绝对值编码器,但个人是还是觉得没必要用绝对值编码器。所以请教一下大家,既然伺服电机有绝对值编码器,那么用PLC控制怎么才能真正用得上绝对值编码器呢?


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只看楼主 只看精华 1楼 2015-12-03 21:00:06

这个问题,其实可以咨询下编码器制造商的技术,绝对编码器的用法。我在中华工控网,曾见到过一个编码器设计工程师,他对绝对编码器情有独钟。总是推荐我们使用国产的绝对编码器,讲得很专业。我由于没用过绝对编码器,所以很好奇和关注他的帖子,我只知道绝对编码器多用于定位控制,他甚至推荐我们将绝对编码器用于转速的测量。我后来了解了下,绝对编码器的成本,比脉冲编码器要高。难怪更多的场合使用脉冲编码器。


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只看楼主 只看精华 2楼 2015-12-04 22:10:18

 通常,绝对值编码器就是码盘;分许多圈的同心圆(圈数=位数),编码方式有不同。

多圈编码器则含有齿轮传动。

一般编码器输出无法直接连接到PLC端口,而需要和编码器配合的模块,它直接传送位置数据;不需要PLC介入。

对于伺服同步电机,出厂时已经对好磁极零位。

结构如下图:

 

 

 


学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
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只看楼主 只看精华 3楼 2015-12-11 16:39:58

可以简单这么比喻:

1.增量编码器相当于一个表只有秒针,你能看到它一圈一圈的转,知道它的转速,但是如果你隔段时间不看的,它转多少圈你就不知道了。

增量编码器一般常用的1024/2048个脉冲每圈,伺服上用2500线的多,现在也有做到20位的。还有sin/cos信号的,能做到2048*2048个分度。

2.绝对值编码器相当于一个表有秒针有分针有时针,你看秒针知道它的转速,即使你隔断时间不看它,但你通过分针时针还是能知道它转了多少圈。

绝对值编码器一般都是20位22位。西门子1FK7伺服电机内置绝对值编码器是海德汉的,绝对编码器也包含了增量信号(HTL/TTL/SINCOS),增量信号用于实时的速度信号,还有一路绝对信号用于记录位置。随着技术的进步,时钟越来越快,能做到16M Hz,后面增量信号也不需要了。


所以机器如果断电后,对于增量编码器,由于我不知道它的位置,机器要重新进行回零。

对于绝对值编码器,机器断电再上电后,由于我还知道现在的位置,所以不用进行回零,可以继续做你要的动作。

对于1FK7+S120/S110这个位置一般通过S120/S110识别位置,再通过profinet/profibus实时通信传到PLC,不需要直接将编码器接到PLC,不要PLC做什么处理。PLC之间与S120/S110是走profinet通信,也不会有PLC发脉冲到伺服出现丢失脉冲数的情况。


日系的有些绝对值编码器是用增量编码器+电池的方式,靠电池存储位置,并不是严格意义上的绝对值编码器,也要定期更换电池。


增量编码器相对便宜,绝对值能一直记录位置。根据你的应用,预算去选择。


 
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只看楼主 只看精华 4楼 2015-12-11 21:41:29

楼上的讲解太精彩了。一个专业的、技术的问题,能够很通俗的讲解。这是我们从事专业技术工作需要具备的一种能力。只有自己吃透了它并加以总结和消化,才能具有这种通俗易懂的概述和讲解。佩服呀。


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只看楼主 只看精华 5楼 2015-12-13 13:57:07

学习~还真没有用过绝对值编码器

以前在单圈旋转控制的地方用过单圈绝对值编码器,多圈的在距离较长的往返运动上用

大部分时候还是用增量编码器~


Q群:https://jq.qq.com/?k=9BDuEgf6
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只看楼主 只看精华 楼主 6楼 2015-12-14 09:18:43

最近上网查了查资料,查了一下几个伺服驱动器的手册,大概总结一下吧,有啥问题也请大家指点。


  1. 绝对值编码器输出模拟量4-20mA电流。对于单圈绝对值编码器来说0度对应4mA,180度或者360度对应20mA;对于多圈绝对值编码器,0度对应4mA,20mA对应圈数乘以360度(也有可以设置任意位置的编码器)。这种输出形式只是网上说有,实际中没遇到过伺服驱动器用这种形式编码器的,但是个人觉得模拟量精度一般是12位、13位,对于多圈绝对值编码器来说,精度可能就没那么高了。


  2. 驱动器带有RS485或RS232接口。西门子V90驱动器带有RS485接口,采用USS通信协议和PLC通信。松下A5伺服驱动器可以采用RS485或RS232通讯。通过这种方式可以得到绝对值编码器实时位置,但是由于通讯速度较慢,所以不能用于高速定位场合。


  3. 驱动器带有Profibus DP或Profinet接口。该种方式相对来说成本比较高。西门子S110就可以使用Profibus DP或Profinet通讯方式。


  4. 编码器分频脉冲输出。安川伺服驱动器使用该种方式输出。对于这种方式,还是不太明白。


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只看楼主 只看精华 7楼 2015-12-23 23:54:21

西门子目前新的二代伺服电机,基本都是绝对值编码器,单圈22位,20位,带多圈的话是4096圈。


 
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只看楼主 只看精华 8楼 2016-06-03 15:45:19

伺服加绝对值编码器形成双闭环控制系统


www.shdongli.cn,专注于旋转编码器研发、生产
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只看楼主 只看精华 9楼 2016-09-05 13:45:00

绝对型编码器比增量好。

1,增量型编码器原理通过累加脉冲计算出距离,通过脉冲当量测算速度。那么问题来了,对于测算比较远的长度来说不合适,运行当中掉电丢脉冲和干扰常有的事累加起来肯定不准。

2,绝对编码器一圈自带记数,记数方式不同所以并没有增量型那样缺点,那么问题也就来了,编码器是数字量发来2千脉冲是8421码成本高,用西门子338模块很贵用不起,而且200自带高速通道用起来买个增量编码器就行很方便。

当然编码器测量准不准还是离不开机械,比如齿轮跳齿你这段距离就没有测量到影响精度。


没什么好写的
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只看楼主 只看精华 10楼 2016-09-05 19:27:28

一个旧帖,又被顶起来了。再看一遍,还是觉得很受益。毕竟,自己没有机会用到绝对编码器。从上面介绍的情况看,还是数字输出的编码器形式好。模拟形式的尽管很方便和通用,但存在讨厌的纹波,叠加在模拟信号的噪声,是影响编码器信号精度的主要原因。


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只看楼主 只看精华 11楼 2016-09-17 10:25:05
K版主也在这里??。新入这个技术论坛还望各位照顾。
说到绝对值编码器在伺服的应用,应该先说编码器的作用,事实上我们说的伺服其实分两部分概念,电机和系统,电机更多的是驱动,力矩、转速,对于编码器的要求着重的是速度反馈,计算加速度和力矩对应,而“绝对值编码器”在电机上的作用也是电机磁极位置的换相准确性。而另一个概念伺服系统是在什么时间到达什么位置的伺服特性,这里面包括了传动,传递,与响应。这里对编码器的要求就是尽量绝对值的随时可以知道准确位置而无需靠增量计数,也不用担心干扰和停电之后的位置数据丢失问题。
所以是两个概念需要两个编码器也就是双闭环或者叫全闭环,看你具体哪种要求。
现在很多是直接用电机后面的编码器,既做电机反馈用,又做系统位置推算用,所以就冒出来减速机精度与控制响应滞后等问题了。
看具体需求讨论。
一月游
精华帖版主置评: 封精,讲得很在行呀。受益,受教。kdrjl
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只看楼主 只看精华 13楼 2016-09-17 19:40:18

@@Q上海精浦机电 不管怎么说,我特别希望楼上大侠经常来这里讲述编码器及相关应用的故事,我会关注并洗耳恭听。嘻嘻


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只看楼主 只看精华 14楼 2016-09-17 21:50:55
谢谢K坛主,我来这里是因为我的ProfibusDP编码器出现了干扰问题,来西门子寻求解决的办法的,只是看到编码器的问题就手痒了抢答了,如果一不小心推销自己的编码器了,还望坛主手下留情别把我踢出去啊,哈哈。
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只看楼主 只看精华 15楼 2016-09-17 22:05:08
说到这个题目,实际上分两部分回答,关于电机使用绝对值编码器,是电机磁极位置的不会丢失,那仅用单圈绝对值编码器就够了,而实际上另一个作用是高分辨率的需求出现,当编码器的分辨率要求很高时,方波输出的脉冲频率就会很高,这对于后面伺服接收器就是很大的负担了,需要有很高的带宽和始终不停的高速计数,且很高的带宽也极易引入干扰。而如果改用绝对值的信号,就无需始终高速计数,干扰也会小一点。
伺服电机的绝对值编码器,一是磁极位置的永久记忆,有些直接写入编码器内的寄存器。二是解决高分辨率的高速读取,无需高速的始终对脉冲信号高速计数。
一月游
精华帖版主置评: 还是专业级的点评看着受教呀。点赞一下。kdrjl
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只看楼主 只看精华 16楼 2016-09-17 22:17:56
伺服系统(PLC)的绝对值编码器,伺服系统要解决的是什么时候系统(包括减速器和传动系统,以及与其他电机的关系,连续的做什么动作)到什么位置,这当然是最好用绝对值编码器了,不想让位置丢失而乱了套。另外多个电机的相互关系,需要一个指挥家指挥同一个节拍,各自都用了绝对值编码器这个节拍是不会乱的,也就大大提高了系统生产效率。
打个比方,对于单个电机而言是独奏,可以即兴发挥,当高速高分辨率时高手要炫技不能乱了就要用绝对值编码器了。
对于系统(包括减速器和传动系统,以及其他电机的关系),是需要伴奏和合奏了,这时需要有个指挥或者节拍器,也不能乱了套,绝对值编码器不会丢位置,不会乱了,此时是大大提高效率的,也让控制系统的编程简单了,多个电机依据各自不会错的绝对值编码器信号同一节拍协调动作。这也称为同步或联动,这时需要用绝对值编码器了。
一月游
精华帖版主置评: 封精理由同上。kdrjl
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只看楼主 只看精华 17楼 2016-09-18 11:03:57

 正好有个问题要请教精浦大侠。公司电缸断电以后要重新寻找原点,但是原点附近没有任何传感器,也无其他限位装置,请问电缸是如何记忆原点位置的。补充:编码器一部分是日式的增量加记忆,这部分机器断电不需要寻找原点。就是搞不懂其他一些寻找原点的,如果只是增量编码器,原点无传感器可以吗?


 
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只看楼主 只看精华 18楼 2016-09-18 17:12:02
以下是引用hsg9200在2016-09-18 11:03:57的发言 >17楼

 正好有个问题要请教精浦大侠。公司电缸断电以后要重新寻找原点,但是原点附近没有任何传感器,也无其他限位装置,请问电缸是如何记忆原点位置的。补充:编码器一部分是日式的增量加记忆,这部分机器断电不需要寻找原点。就是搞不懂其他一些寻找原点的,如果只是增量编码器,原点无传感器可以吗?

电缸我做的不多不熟悉,我从原理上推测吧。电缸是直线型运动,出厂时应该是设定了起始位置和终点位置的,增量编码器的记忆在断电后不能动编码器了,而电缸一般断电后确实不会动了。电缸的两端一般会有限位,防止顶坏。另外也会计算输入与编码器的反馈比较,如果输入与反馈对不上(卡住了)就可能也要保护。这样,在电缸丢失原点位置后,可以缓慢的向两端的限位移动,当限位保护停下来了,就可以确定起始点位置了。当然,电缸用绝对值编码器更佳,保护电缸不会因意外而顶坏。


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只看楼主 只看精华 19楼 2016-09-18 17:43:49
以下是引用@Q上海精浦机电在2016-09-18 17:12:02的发言 >18楼

电缸我做的不多不熟悉,我从原理上推测吧。电缸是直线型运动,出厂时应该是设定了起始位置和终点位置的,增量编码器的记忆在断电后不能动编码器了,而电缸一般断电后确实不会动了。电缸的两端一般会有限位,防止顶坏。另外也会计算输入与编码器的反馈比较,如果输入与反馈对不上(卡住了)就可能也要保护。这样,在电缸丢失原点位置后,可以缓慢的向两端的限位移动,当限位保护停下来了,就可以确定起始点位置了。当然,电缸用绝对值编码器更佳,保护电缸不会因意外而顶坏。

以下是引用hsg9200在2016-09-18 11:03:57的发言 >17楼: 正好有个问题要请...

引用17楼详细内容:

 正好有个问题要请教精浦大侠。公司电缸断电以后要重新寻找原点,但是原点附近没有任何传感器,也无其他限位装置,请问电缸是如何记忆原点位置的。补充:编码器一部分是日式的增量加记忆,这部分机器断电不需要寻找原点。就是搞不懂其他一些寻找原点的,如果只是增量编码器,原点无传感器可以吗?

问题还是问的不确切,这些电缸断电后都可以随意移位,并且上电后也能找到正确位置。维修的时候仔细观察过,寻找原点是快速运动,原点附近减速,过原点后缓慢返程运行,原点停下,很标准的寻找原点动作。维修的时候也拔掉过编码器的插头,来回运动过电缸,也是毫无问题,真是让人百思不得。


 
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只看楼主 只看精华 20楼 2016-09-18 17:45:12

 编码器也拆开看过,没有发现电池啊类似的东西。


 
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