ЖУРНАЛ СТА 1/2015

ставляет не более 30…50 мА. Тип вы- хода с открытым коллектором позво- ляет также подключать при необходи- мости несколько энкодеров к одному счётному входу. 3. Двухтактный (каскадный, комплемен- тарный) выход ( Push–Pull, Totem Pole ). Этот тип выхода (рис. 6) построен на транзисторах различной ( n-p-n и p-n-p ) проводимости и имеет малое выходное сопротивление (как в состоянии логи- ческого нуля, так и в состоянии логи- ческой единицы), что позволяет уве- личить ток, отдаваемый в нагрузку. Та- ким образом повышается нагрузочная способность и ускоряются процессы заряда и разряда ёмкости нагрузки, а следовательно, растёт быстродействие. 4. Дифференциальный выход ( Line Driver, RS-422 ). В данном случае помимо ос- новного добавляется второй выход, осуществляющий инверсию выходно- го сигнала. Для обработки двух сигна- лов необходимо иметь соответствую- щий приёмник в измерительной схе- ме (рис. 7). Такой тип выхода исполь- зуется в условиях, для которых высока вероятность возникновения помехи и можно ожидать наводок на сигналь- ные провода, или при очень длинных соединительных проводах. Значение уровня выходных сигна- лов для некоторых типов выходов ин- крементных энкодеров может также обозначаться как TTL (соответствует напряжению питания 5 В) или HTL (соответствует напряжению питания в дипазоне от 10 до 24 В). Обычно для подачи сигналов на дискретные вхо- ды ПЛК используются сигналы с на- пряжением 24 В. П ОДКЛЮЧЕНИЕ ЭНКОДЕРА К ПЛК В случае непосредственного управле- ния исполнительным механизмом без использования интеллектуального уст- ройства типа частотного или сервопре- образователя вполне оправданно под- ключение энкодера напрямую к ПЛК. В данном случае об- работкой сигнала с энкодера занимает- ся само интеллекту- альное устройство. Поскольку в рас- сматриваемом далее примере сигнал на выходах энкодера имеет импульсную форму, то энкодер подключается к дис- кретным входамПЛК. Схема подключе- ния энкодера для случая использования выходного сигнала типа «открытый кол- лектор» приведена на рис. 8. Основная проблема при подключении кПЛК– это согласование частоты выда- чи импульсов энкодером ( f 1 ) и частоты опроса входов контроллером ( f 2 ). Есте- ственно, что f 2 должна быть больше f 1 и достаточной для того, чтобы корректно произвести подсчёт импульсов. Значение частоты f 2 , по сути, ограничено длитель- ностью рабочего цикла ПЛК, который состоит из фаз чтения входов, исполне- ния программы пользователя и записи значений выходов [4]. Если время чтения входов и записи выходов можно считать фиксированным и зависящим от типа входов и характеристик контроллера, то время исполнения программы пользова- теля зависит от содержимого самой про- граммыи вносит наибольший вклад в об- щее время рабочего цикла ПЛК. Если не брать в расчёт специализированные эн- кодеры с повышенной точностью, то ча- стота импульсов, выдаваемых наиболее распространёнными фотоэлектрически- ми инкрементными энкодерами за один оборот, может варьироваться от 100 до 2500 импульсов и более (стандартные значения 100, 200, 300, 360, 500, 600, 1000, 1024, 2500). Кратность частоты 1024 (2 n ) позволяет легко перевести полученное значение в двоичный код, кратность ча- стоты360–перевести текущее значение в угол поворота. При подсчёте скорости вращения электродвигателя максималь- ное количество оборотов в минуту может находиться в пределах 750–3000 об./мин (12,5–50 об./с). Таким образом, необхо- димо подсчитывать несколько десятков тысяч оборотов в секунду (частота поряд- ка десятков кГц). Типичное время ра- бочего циклаПЛКизмеряется десятками миллисекунд (частота порядка кГц), что гораздо больше интервала между импуль- сами энкодера. Поэтому подсчёт импуль- сов от энкодера при помощи стандарт- ных [5] функциональных блоков счётчи- ков (CTU, CTD, CTUD) внутри програм- мыпользователя затруднителен или при- водит к нарушениюрабочего циклаПЛК. Самый логичный вариант решения этой проблемы – заставить счётчик работать независимо от основной программы, контролируя его выходное значение при помощи специальной подпрограммыоб- работки прерываний. Указанную воз- можность предоставляют, например, бло- ки высокоскоростных счётчиков (HSC), используемые при программировании ПЛК Siemens [6]. ПЛК Siemens S7-1200 позволяют использовать до 6 таких счёт- 78 СТА 1/2015 АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А / ДАТ ЧИКИ www.cta.ru Рис. 8. Схема подключения инкрементного энкодера с выходом типа «открытый коллектор» к ПЛК Блок питания Энкодер S7-1200 24 B 0 B 0 B 24 B 0 B 24 B R 1 2 кОм R 2 2 кОм R 3 2 кОм Сигнал A Сигнал B Сигнал Z DI0 DI1 DI3 Параметр Тип данных Описание HSC HW_HSC Адрес счётчика в области прямо адресуемой памяти DIR* Bool Задействовать новое направление счёта CV Bool Установить новое значение на выходе счётчика RV Bool Задействовать новое значение уставки PERIOD Bool Интервал времени, в течение которого ведётся подсчёт импульсов (только при подсчёте частоты) NEW_DIR Int Направление счёта: 1 – вперёд, –1 – назад NEW_CV DInt Задаваемое значение на выходе счётчика NEW_RV DInt Значение уставки NEW_PERIOD Int Значение интервала времени в секундах: 0,01; 0,1 или 1 (только при подсчёте частоты) BUSY Bool Индикатор «счётчик в работе» STATUS Word Состояние работы блока (коды ошибок) Условные обозначения: DInt – двойное слово, Int – слово, Word – слово, Bool – битовая переменная, HW_HSC – структура данных. * Параметр DIR активен, только если задано программное внутреннее управление направлением счёта "User program (internal direction control)" в конфигурации HSC. Таблица 2 Параметры функционального блока CTRL_HSC