一種用PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器測量位移的方法
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- 一種用PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器測量位移的方法目 前 ， 在對機(jī)械設(shè)備的電 氣改造過程中 普遍采用
可 編程 序控 制器 作為 控 制 裝置。 眾 所周知， 采 用可 編
程序控制器進(jìn)行控制可以大大提高系統(tǒng)的可靠性和可
維護(hù)性 。同時(shí) ，由 于可編程序控制器的強(qiáng)大功能， 可
實(shí)現(xiàn)許多繼電 控制無法實(shí)現(xiàn)的功能 ， 并且使設(shè)計(jì)更加
輕松。 如 果機(jī)械 設(shè)備 對位 移有 顯示 要求時(shí)， 一 般的 做
法是安裝數(shù)顯裝置， 這樣做少則需幾萬元 ， 多則需十
幾萬元 。 實(shí)際上 ， 只要在電機(jī)或液壓馬達(dá)的 軸上裝上
一臺 旋轉(zhuǎn)編碼器， 并給可編 程序控制器配上一臺 可編
程終端， 總投資 不過幾千元， 即可進(jìn)行位移的 測量。
1 方案分析
以 O M R O N公司的可編程序控制器 C P M l A為
例 進(jìn) 行 分 析。 在C P M I A的 輸 人 點(diǎn)中 ， 0 0 0 0 0 , 0 0 0 0 1 ,
0 0 0 0 2 具有 對高 頻 信號 進(jìn) 行 高 速 計(jì)數(shù)的 功能。 在電 機(jī)
或液壓馬達(dá)的 軸上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器， 將旋轉(zhuǎn)編碼器的
A相脈沖 接在 C P M I A的 0 0 0 0 0 輸人點(diǎn)， B 相 脈沖 接
在 0 0 0 0 1 輸人點(diǎn)， 復(fù) 位 Z 信號 接 在 0 0 0 0 2 輸人 點(diǎn)。 當(dāng)
A相脈沖 超前 B 相脈沖 9 0 0 時(shí)， 在 A , B 相脈沖的 前
沿， 高 速 計(jì)數(shù)器的當(dāng) 前 值加 1 ; 在 B 相脈沖 超 前 A相
脈 沖9 0 0 時(shí)， 在A , B 相 脈 沖 的 前 沿， 高 速 計(jì) 數(shù) 器 的 當(dāng)
前值減 1 。 當(dāng) 高速計(jì)數(shù)器工作于 增減計(jì)數(shù)模式時(shí)， 最高
計(jì) 數(shù) 頻 率 是 2 . 5 k H z ， 與 旋轉(zhuǎn) 編 碼器的 脈沖 輸出 頻 率 完
全吻合 。
由 機(jī)械傳動(dòng)比 可以 換算出 旋轉(zhuǎn)編 碼器轉(zhuǎn)過一個(gè)脈
沖 時(shí) 機(jī)械 裝置實(shí)際 發(fā) 生的 位 移， 姑且稱之為 脈沖 當(dāng) 量
位 移。 將高 速 計(jì) 數(shù) 器的 實(shí)際 計(jì) 數(shù) 值 乘以 這 個(gè) 脈沖 當(dāng) 量
位移就 是機(jī) 械 裝置的 實(shí)際 位移， 將 這個(gè) 數(shù)據(jù) 傳送給 可
編 程終 端并將之 顯示出 來就實(shí) 現(xiàn)了 數(shù)顯表的 功 能。
2 實(shí)際應(yīng)用中需要解決的幾個(gè)技術(shù)問題
2 . 1 高 速計(jì)數(shù)器的溢出問 題
高 速計(jì)數(shù) 器的 計(jì)數(shù)范圍 是一 3 2 7 6 7 - 3 2 7 6 7 ,
若從上限 值開始進(jìn)行增計(jì)數(shù)或從下限 值開始進(jìn)行減計(jì)
數(shù) ， 高速計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出， 并使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù) 。 為
解決這一問 題 ， 程序中 設(shè)置在產(chǎn)生溢出 前使高速計(jì)數(shù)
器復(fù)位， 并在復(fù)位前將高速 計(jì)數(shù)器的當(dāng) 前值不斷存人
一個(gè)繼電器里進(jìn)行累加 ， 這樣不但脈沖數(shù)不會(huì)丟 ， 也
解決了 溢出的問 題 。
2 . 2 應(yīng)使數(shù)顯表在上電 前、 后的讀數(shù)連續(xù)
為使數(shù)顯表有實(shí)際意 義 ， 應(yīng)使數(shù)顯表在上電 前、 后
的 讀數(shù) 連續(xù)。 為 解決 這一問 題， 可利 用C P M I A具 有斷
電保持功能的保持繼電 器 ， 將斷電 前高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)
前累 加值保存在保持繼電 器 里 ， 這樣就可實(shí)現(xiàn)當(dāng) 前累
加值的 連續(xù)。
2 . 3 傳動(dòng)鏈 的間隙補(bǔ)償 問 題
由于這一數(shù)顯功能屬于開環(huán)測量 ，因 此必須解決
傳動(dòng) 鏈的間隙補(bǔ)償問 題 。 為 解決這一問 題 ， 可 在高速
計(jì)數(shù)器的當(dāng) 前累 加 值上疊 加 一個(gè)間 隙 補(bǔ) 償量。
2 . 4 數(shù)顯 表應(yīng) 具有置 零功能
高 速 計(jì) 數(shù) 器的 當(dāng) 前 累 加 值 繼電 器 里 傳 人# 0 0 0 0 ,
使數(shù)顯表置零。
3 位移測t
位移 測量梯 形圖 見圖 1 0
用可編程終端將 L R 0 0 , L R 0 1 中的內(nèi)容進(jìn)行顯
示 ， 即 得到由電 機(jī)或液壓馬 達(dá)拖動(dòng)的 機(jī)械裝置實(shí)際 走
過的 位移。
4 幾軸顯示
雖 然 一 臺 C P M I A 只 有 三 個(gè) 輸 人 點(diǎn) 0 0 0 0 0 ,
0 0 0 0 1 , 0 0 0 0 2 具有高 速 計(jì)數(shù)功能， 然而 一臺C P MI A
卻可以 實(shí)現(xiàn)幾個(gè)軸的 數(shù)顯功能。 在硬件方面 ， 在不同...
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