ЖУРНАЛ СТА 1/2015

76 СТА 1/2015 АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ДАТЧИКИ www.cta.ru П ОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ Задача измерения скорости вращения исполнительных механизмов (или их позиционирования относительно на- чального положения) путём определе- ния углового положения вала двигателя (или оси вращения) является одной из самых распространённых в области ав- томатизации. Энкодер, или датчик угла поворота – это электромеханическое устройство, предназначенное для решения указанной задачи, то есть преобразования углового положения вала в электрический сигнал. Энкодеры могут быть оптическими, ре- зистивными, магнитными и др. [1, 2]. По принципу определения углового положе- ния объекта энкодеры разделяют на ин- крементные (накапливающие) и абсо- лютные (позиционные). Абсолютные эн- кодеры позволяют определять текущее положение оси поворота в любоймомент времени, в том числе и после отключения питания. В качестве выходного сигнала абсолютных энкодеров может использо- ваться обычный двоичный код или код Грея [2]. Для передачи полученных дан- ных и конфигурирования энкодера ис- пользуют протоколы PROFIBUS, CAN, DeviceNet и др. Абсолютные энкодеры являются более функциональными, но и более дорогими устройствами. Поэтому на практике большее распространение получили инкрементные энкодеры. Ин- крементный энкодер формирует за один полный оборот вала определённое коли- чество импульсов. Если вращение вала прекращается, то прекращается и фор- мирование импульсов. Величину угла по- ворота определяют путём подсчёта числа импульсов от начальной позиции до тре- буемой. Скорость вращения вала опреде- ляется как число импульсов за единицу времени (обороты в минуту). Как прави- ло, выходной сигнал инкрементного эн- кодера имеет два канала (рис. 1), в кото- рых две идентичные последовательности импульсов ( A и B ) сдвинуты на 90° отно- сительно друг друга (парафазные импуль- сы), что позволяет определять направле- ние вращения. Имеется также третий вы- ход нулевой (референтной) метки ( Z ), ко- торый позволяет определить абсолютное положение вала, поскольку сразу же после включения положение вала не- известно. Для формирования импульсов инкре- ментный энкодер имеет установленный на валу диск с делениями, которые определяют положение вала, и устрой- ство для считывания этого положения. Считывание можно производить меха- ническими, оптическими или магнит- ными датчиками. Положение диска (угол поворота) кодируется путём чере- дования двух типов областей на диске, которые идентифицируются при помо- щи датчиков (например, для оптическо- го датчика это прозрачные и непрозрач- ные области). Для определения направ- ления вращения используют второй дат- чик, который смещён относительно первого на половину ширины штриха диска или промежутка между штрихами. Для определения начального положе- ния диска на него наносится отдельная шкала референтной метки [1]. На рис. 1 приведён пример изменения сигналов энкодера во времени при вра- щении против часовой стрелки. В мо- Подключение инкрементного энкодера к ПЛК Висам Аль-Тибби, Александр Поздняков В статье разъясняется принцип подключения инкрементного энкодера к ПЛК на примере Siemens S7-1200 и среды программирования TIA Portal. Для обработки сигналов с энкодера использованы блоки высокоскоростных счётчиков, позволяющих вести подсчёт импульсов от энкодера с высокой выходной частотой (1000 импульсов за оборот и более). Обобщены данные о типах выходного сигнала энкодера, способах его обработки, подсчёте измеряемой частоты вращения. Рис. 1. Выходные сигналы инкрементного энкодера Рис. 2. Сигналы энкодера без дребезга ( а ) и с дребезгом ( б ) A B Z t U пит R 1 0 B VT1 Выходной сигнал а б Рис. 3. Схема выхода по напряжению