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电梯编码器基础知识问答

电梯编码器基础知识问答
增量旋转编码器选型有哪些注意事项？
应注意三方面的参数：
1. 机械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护等级是否满足要求 。
2.分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求 。
3.电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出 。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配 。
请教如何使用增量编码器？
1，增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从6到5400或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一 。
2，增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，一般采用TTL电平，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个Z脉冲，可作为参考机械零位 。一般利用A超前B或B超前A进行判向 。
3，使用PLC采集数据，可选用高速计数模块；使用工控机采集数据，可选用高速计数板卡；使用单片机采集数据，建议选用带光电耦合器的输入端口 。
4，建议B脉冲做顺向（前向）脉冲，A脉冲做逆向（后向）脉冲，Z原点零位脉冲 。
5，在电子装置中设立计数栈 。
关于电源供应及编码器和PLC连接：
一般编码器的工作电源有三种：5Vdc、5-13 Vdc或11-26Vdc 。如果你买的编码器用的是11-26Vdc的，就可以用PLC的24V电源，需注意的是：
1． 编码器的耗电流，在PLC的电源功率范围内 。
2． 编码器如是并行输出，连接PLC的I/O点，需了解编码器的信号电平是推拉式（或称推挽式）输出还是集电极开路输出，如是集电极开路输出的，有N型和P型两种，需与PLC的I/O极性相同 。如是推拉式输出则连接没有什么问题 。
3． 编码器如是驱动器输出，一般信号电平是5V的，连接的时候要小心，不要让24V的电源电平串入5V的信号接线中去而损坏编码器的信号端 。
干扰的问题
选择什么样的输出对抗干扰也很重要，一般输出带反向信号的抗干扰要好一些，即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-，其特征是加上电源8根线，而不是5根线(共零) 。带反向信号的在电缆中的传输是对称的，受干扰小，在接受设备中也可以再增加判断（例如接受设备的信号利用A、B信号90°相位差，读到电平10、11、01、00四种状态时，计为一有效脉冲，此方案可有效提高系统抗干扰性能（计数准确）） 。
何为长线驱动？普通型编码器能否远距离传送？
长线驱动也称差分长线驱动，5V，TTL的正负波形对称形式，由于其正负电流方向相反，对外电磁场抵消，故抗干扰能力较强 。普通型编码器一般传输距离是100米，如果是24V HTL型且有对称负信号的，传输距离300-400米 。
增量光栅Z信号可否作零点？圆光栅编码器如何选用？
无论直线光栅还是轴编码器其Z信号的均可达到同A\B信号相同的精确度，只不过轴编码器是一圈一个，而直线光栅是每隔一定距离一个，用这个信号可达到很高的重复精度 。可先用普通的接近开关初定位，然后找最为接近的Z信号(每次同方向找)，装的时候不要望忘了将其相位调的和光栅相位一致，否则不准 。
增量型编码器和绝对型编码器有何区别？做一个伺服系统时怎么选择呢？
常用的为增量型编码器，如果对位置、零位有严格要求用绝对型编码器 。伺服系统要具体分析，看应用场合 。
测速度用常用增量型编码器，可无限累加测量；测位置用绝对型编码器，位置唯一性（单圈或多圈），最终看应用场合，看要实现的目的和要求 。
绝对型旋转编码器选型注意事项，旋转编码器和接近开关、光电开关优势比较：
绝对编码器单圈从经济型8位到高精度17位；
绝对编码器多圈大部分用25位，输出有SSI，总线Profibus-DP,Can L2,Interbus,DeviceNet 。
从增量式编码器到绝对式编码器
旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置 。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道 。
解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置 。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的 。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法 。
比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作 。
这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现 。
绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线 。。。。。。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器 。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响 。
绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置 。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了 。
由于绝对编码器在位置定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中 。
测速度需要可以无限累加测量，目前增量型编码器在测速应用方面仍处于无可取代的主流位置 。
从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器
旋转单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器 。
如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器 。
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，(https://www.dgzj.com/ 版权所有)这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆 。
【电梯编码器基础知识问答】
多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度 。
绝对型编码器的串行和并行输出的介绍
并行输出：
绝对型编码器输出的是多位数码（格雷码或纯二进制码），并行输出就是在接口上有多点高低电平输出，以代表数码的1或0，对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单 。但是并行输出有如下问题：
1 。必须是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间里造成错码 。
2 。所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码而无法判断 。
3 。传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，最好有隔离 。
4 。对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同样，对于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率 。
并行：时间上，数据同时发出；空间上，每个位数的数据各占用一根线缆 。
增量型编码器输出的通常是并行输出 。
串行输出：
串行输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等 。
串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了，一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的 。
由于绝对型编码器的部分知名厂家在德国，所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的，如SSI同步串行输出，总线型是PROFIBUS-DP的输出等 。
串行输出编码器连接德国西门子的设备是比较容易的，但是连接非德国系的设备，接口就是问题了，我公司提供各种接口输出的仪表，可以解决这样的问题 。
串行：时间上，数据按照约定，有先后；空间上，所有位数的数据都在一组线缆上（先后）发出 。
串行编码器应该都是绝对式的?
串行是指按时间约定，串行输出数字编码信号，基本是绝对的，但也有一些增量编码器，通过内置电池记忆原点，其也可以通过串行输出位置值，如电池线不联，还是增量编码器，此也称为伪绝对值编码器，在一些日本伺服系统中较多见 。其本质其实还是增量编码器 。
为什么叫“绝对型编码器”？
“绝对型编码器”相对于“增量型编码器”而言 。
“绝对型编码器”使用某种方式表示并记忆物体的绝对位置，角度和圈数 。即一旦位置，角度和圈数固定，什么时候编码器的示值都唯一固定，包括停电后投电 。“增量型编码器”做不到这一点 。一般“增量型编码器”输出两个A、B脉冲信号，和一个Z(L)零位信号，A、B脉冲互差90度相位角 。通过脉冲计数可以知道位置，角度和圈数增量，通过A,B脉冲信号超前或滞后可以知道方向，停电后，必须从约定的基准重新开始计数 。“增量型编码器”表示位置，角度和圈数需要做后处理，重新投电要做“复零”操作，所以，“增量型编码器”比“绝对型编码器”在价格上便宜许多 。
绝对值编码器SSI输出，同时提供了增量值信号A、B两相1Vpp，是派什么用处的？

在我们提供的绝对值编码器，德国的HEIDENHAIN的SSI输出和德国HENGSTLER的SSI输出，都同时提供了增量值信号A、B两相1Vpp正弦波输出，构成了绝对与增量的双输出，很多用户不明白这个增量信号是干什么用的，而剪掉联线废弃不用，真是蛮可惜的 。

一 。此增量信号可以作为绝对信号的冗余 。

二 。可以让绝对信号作为位置闭环，而增量信号作为速度闭环，构成位置控制与速度控制的双闭环系统，以达到位置的准确（无位置冲过头而振荡）和速度的高效，这是一个较先进的课题，目前国内似乎还没有看到有很好的应用介绍 。

三 。增量信号是正弦波信号，其可以用模拟电路细分，这样，在绝对值编码器两个最小相邻码之间，还可以因为相位的变化不同，获得更精细的分辨率，从而可以大大提高绝对值编码器的分辨率 。
电子凸轮开关
现在还有一种绝对值、增量值、定位电子凸轮开关三输出的编码器，除了上面介绍的RS485绝对值信号、A/B增量值信号以外，还同时提供了多点定位电子凸轮开关，可预设定位开关，到预设位置可直接输出开关信号，控制减速、停车 。这样，这一个绝对值编码器可同时输出连续绝对值信号显示位置、输出增量值信号作速度闭环、输出定位电子凸轮开关控制减速、定位！
SSI与Biss、Endat、Hipeface:
SSI为同步串联界面(synchronous-serial interface)的英文缩写，其实际为两个RS422通道，利用中断的时钟同步读数，最高时钟速度1.1 MHz.
ssi的数据形式最简单，一般不包含CRC校验、产品内部信息及地址，在运动控制中，有提出更快、信息更多的要求时，各家编码器厂家推出了各自的方案，以海德汉为首的联合西门子公司，推出的是Endat;以宝马集团及亨斯乐推出的是Biss(有个Biss协会）；以STEGMANN为首的推出hipeface.实际上都是在SSI的基础上的改良的，基本物理格式都差不多，RS422（或RS485）,由时钟脉冲触发，只是速度更快，可达2-10MHZ，并可增加编码器的内部信息、CRC校验、故障报警的功能，有的可以增加地址，有的可以增加正余弦增量信号作冗余 。由于目前的协议不同一，这些输出都要连接专用的接口，故具体使用，还是建议直接找各自的编码器厂家咨询为好 。
就我们使用的经验，除非你对速度及编码器安全有特别的要求，一般还是用SSI通用的好，方便 。
绝对型编码器（多圈）与PLC的连接有多种方法,简单介绍几种：
1 。SSI或各种总线连接，缺点是要用专用SSI接口或总线模块，有的PLC还没有，成本较高 。
2 。并行连接，进PLC的开关输入模块，但多圈的位数高，要十几、二十几根线缆，可靠性降低，成本上去了 。
3 。4--20mA（选择有模拟量输出功能的绝对值多圈编码器）进模拟量电流模块，缺点，精度有所牺牲 。
4 。MODBUS RTU进485通讯接口（要有双向功能的），缺点:要专门编程，速度可能降低，有时设备地址会丢 。
一般的单圈位数低的用第二种方法 。而多圈的要看应用了，简单点的用4--20mA的方法 。

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