用PLC怎么实现编码器的定位功能详解

严格来讲，编码器只会告诉你改如何定位，要如何执行，是需要靠PLC之类控制器或者步进电机来实现定位的，编码器好比人的眼睛，知道电机轴或者负载处于当前某个位置，工业上用的一般是光电类型编码器，下边简单说明一下。

简单说下编码原理和位置测量

光电编码器是在一个很薄很轻的圆盘子上，通过紧密仪器来腐蚀雕刻了很多条细小的缝，相当于把一个360度，细分成很多等分，比如成1024组，这样每组之间的角度差是360/1024度=0.3515625度。

然后有个精密的发光源，安装在码盘的一面，码盘的另外一面，会有个接收器之类的，使用了光敏电阻这些元件加放大和整形电路组成，这样码盘转动时候，有缝隙的地方会透光过去。

接收器会瞬间收到光脉冲，经过电路处理后，输出一个电脉冲信号，这样码盘旋转了一周，会对应输出1024个脉冲，第一个脉冲位置如果是0，第二个脉冲位置就是0.3515625°，第三个脉冲位置是0.3515625°*2。

以此类推，这样只要有仪器能读到脉冲个数，就可以知道码盘对应在什么位置了，如果把编码器安装到电机的轴上，电机轴和码盘是刚性连接，两者的位置关系会一一对应，通过读编码器脉冲，就可以知道电机的轴位置。

而电机轴，比如会通过同步带，齿轮，链条等带动一些负载，比如控制丝杆，这样会有个所谓电子齿轮比的关系，电机转一圈，丝杆会前进多少毫米，这样读到了对应编码器上输出多少给脉冲，通过脉冲数就可以反推出当前丝杆的位置。

但是编码器是圆的，如果无限制旋转下去，角度会无穷大，所以设计了一种增量型的编码器，转一圈，会输出三组信号ABZ，其中AB是一样的脉冲。

比如上边说的一圈有1024个脉冲，AB相脉冲对应一圈内的圆周角度，而且两种脉冲是处于正交状态的，如果是正反转，通过判断AB相脉冲的上升沿和下降沿的先后顺序，就可以知道编码器当前是顺时针还是逆时针方向旋转的，

另外有个Z相脉冲，是因为圆周虽然会不停转下去，角度会无穷无尽，但是都是一周一周的重复而已，零相脉冲固定在圆周某个位置，编码器每转一圈，只输出一个零相脉冲。

这样如果以Z相脉冲为基准点，这样每次读到这个脉冲时候，系统就清零一次，就可以让角度最大值控制在360°以内，相当于一个零基准点了。

这样即使系统断掉了，重新上电，只要能找到这个基准点，就可以知道丝杆的初始位置在什么地方了。

以上这种定位叫增量坐标系，所以编码器就是增量型编码器，应用比较广泛，因为灵活而且价格便宜。如果只设备只需要转一圈的，也就是角度在360°内的，编码器可以细分精密一点，比如有13位，相当于2^13次方个脉冲一圈，对应着360°，这种脉冲数和角度一一对应，不怕系统断电需要重新调整零位，这种编码器叫单圈绝对值编码器。

如果负载需要转多圈的，但是这个圈数也不能非常多，比如5圈，相当于5*360°=1800°，这样脉冲和1800°一一对应，这些在一些高档的数控机床上应用比较多，可以知道丝杆或者一些旋转工作的当前精密位置，而且不用担心系统断电归零问题。

此外，编码器还有磁电方式的，比如在码盘上加工了很多个南北间隔的小磁铁，通过霍尔去读小磁铁信号，输出信号，同样经过放大和整形变成了电脉冲，这点和光电编码器是类似的，而且价格会便宜点，可靠性会高，但是精度就比光电要差点。

PLC如何通过编码器判断位置

PLC能输入开关量，也就是一高一低的电平电压，而编码器脉冲信号，可以理解一定时间内，用极快的速度完成的一组开关量。

但是因为这种开关量的频率太高了，所以PLC的普通I/O口是无法准确读到这些脉冲的个数的，因为PLC工作过程中存在扫描周期，需要每个一段时间才去刷新一下普通I/O口的数据，而编码器的精度太高了，单位时间内输出的脉冲个数太多，普通I/O是无法胜任的。

一般PLC会设计有高速计数端口，本质是利用了底层单片机的硬件逻辑来完成这些编码器计数的，避开了扫描周期问题，PLC都设计有专门的高速计数指令，使用的时候，直接调用这些指令就可以读到当前的脉冲值了。

但是脉冲的计算和输出上，由于扫描周期存在，往往也会存在着滞后影响，如果用来控制一些执行机构，比如气缸来动作裁切动作，这样要考虑提前量的补偿问题。

提醒一下，如果想用PLC来控制伺服或者步进系统，往往并不需要通过编码器反馈来判断位置，通过一些PLS指令之类的来发出位置脉冲给伺服驱动器，位置环在伺服驱动器内部构成就好。

而PLC这边只是一个指令机构，并没有构成位置闭环，当然如果是专门定位模块控制，使用了NC之类的控制方式，是可以在里边构建位置闭环的。

轻松学会PLC控制伺服电机定位

归根结底，伺服电机运转就是脉冲控制，接收到多少个脉冲就转动多大的距离。PLC控制伺服电机运动，最直接的方法就是方向+脉冲控制。

1、硬件连接

硬件连接很简单，按照手上拿到的伺服电机电气连接图，进行电气接线即可。例如有一款TSDA-C21B直流伺服电机说明书上的控制信号接线图，如下图：

上图中信号线上有接了一个电阻R，这是因为TSDA-C21B直流伺服电机要求串接电阻，根据伺服电机的要求确定是否串接电阻即可。

电气连接比较简单，不做详细介绍。但需要说明的有几点：

（1）驱动器和电机连接一定要按照相序连接，不能调换；

（2）控制信号线最好选用信号屏蔽电缆，防止干扰。

2、组态编程

步骤1：博图软件添加PLC模块，这里以CPU1214 DC/DC/DC为例。

步骤2：双击添加“工艺对象”里的“新增对象”，如图：

步骤3：选中“运动控制”里的“轴”，如图，点击确定，添加。

步骤4：按照图，组态工艺对象。

脉冲控制就要选择PTO，“位置单位”根据需要选择，如果选择“mm”,就是在实际使用中控制电机运动按照距离计算定位，如果按照角度计算定位，则选择单位度。

“电机每转脉冲数”是指选择的伺服电机转一圈需要多少个脉冲，电机每转的负载位移是指，电机每转走多长的距离（此数值需要根据减速机配比，以及丝杠或者皮带等计算确定，也就是根据实际应用确定，这里先写上2mm）。

软硬限位开关，很好理解，可以选用，也可以不选用。不过在实际应用中，硬限位开关，最好要加上，也就是加上两个限位传感器，保证设备不会发生撞击的现象，起到安全保障作用。

步骤5：编程

以上就可以控制伺服完成基本的定位运动。

请动动手指点赞，转发，谢谢。

相关问答

怎么用PLC读取GPS模块的定位信息-ZOL问答

PLC都支持串口读取、下载和上传简单的数据信息,要实现PLC读取,需要GPS模块支持串口(UART)通信才行,比如天工测控(*KYLA*)的智能穿戴GPS模块SKG09A就具有这样的功...

plc模块有定位查找功能吗?

国产plc里面基本是没有定位模块的,这样子会加大成本投入,竞争优势减少。而且,plc主要功能是执行指令,所以很少有定位模块加入里面。国产plc就是打价格战,除...

在plc控制系统里面，定位模块起的是什么作用?

简单说一下PLC全称可编程逻辑控制器,可见其本质就是一种控制器,这种控制器可大致看作由处理器、寄存器、输入输出组成。PLC编程的本质就是制定一套程序,让控...

西门子PLC位置控制模块?

有的S7200系列的有EM253定位模块,如果是控制2台以内的,无需购买,CPU224以上自带高速脉冲输出口的S7300系列的有FM353/354定位模块,MASTERCONTROLLER或者SI...

plc定位模块可以带几个伺服?

PLC定位模块可以带多个伺服,具体取决于所选定位模块和伺服驱动器的配合能力和通信协议。一些现代PLC定位模块可以支持多个伺服控制,同时提供高精度的位置控制...

plc脉冲定位编程实例?

PLC脉冲定位编程实例:1、脉冲定位编程:(1)首先配置脉冲定位模块,确定脉冲定位模块的通道号、脉冲定位方向、脉冲定位频率和脉冲定位位置等信息;(2)编...PL...

用plc控制10轴伺服电机高精度定位、用那个品牌plc更好-ZOL问答

2条回答:【推荐答案】这个要用中型的PLC建议你使用三菱的新型PLC----L系列使用三菱的MR-J4系列伺服电机-------------------------------------------...

plc寻址编程方法?

1.PLC寻址编程方法有多种。2.首先,常见的一种方法是直接寻址编程,即通过指定PLC的输入输出点的地址来进行编程。这种方法简单直接,适用于简单的控制任务。另...

西门子plc有没有控制4轴的定位模块?

西门子PLC很多的;如果简单定位,S7200当然是首选,控制4轴,需要模块,没有问题的;西门子PLC很多的;如果简单定位,S7200当然是首选,控制4轴,需要模块,没有问...

三菱A系列PLC定位模块如何调试?

先把伺服驱动器设置成定位控制模式(一般默认都是定位模式),再按照定位模式把伺服驱动器的控制线接好,然后编写程序。A系列也可以使用定位来控制伺服定位。...