69. 编码器的PLC控制方法分享

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编码器是机器人、数控机床等自动化设备中常用的部件，它可以将物理运动转换为数字或模拟信号，为PLC的运动控制提供反馈。本文将从编码器的原理入手，详细介绍编码器的PLC控制方法。

一、编码器原理

编码器是通过测量旋转或线性位置来确定物理运动的部件。常见的编码器有光电式和磁式两种，它们的工作原理基本相同：在定子上固定发光二极管和接收光电二极管（或磁传感器），在转子上安装光轮（或磁钢），当转子旋转时，光轮会遮挡或露出发光二极管和接收光电二极管之间的光路，从而产生脉冲信号。根据光轮的齿数不同，编码器的分辨率也不同，一般以每圈脉冲数来表示。

二、编码器在PLC的应用

编码器广泛应用于PLC的位置、速度、加速度等运动控制中，通过测量编码器产生的脉冲信号来计算运动参数，从而实现闭环控制。PLC通常通过高速计数和脉冲输出两种方式与编码器进行交互。

1. 高速计数

高速计数是指将编码器的脉冲信号输入到PLC的高速计数模块中，在一定时间内对脉冲数量进行计数，从而得到运动参数。高速计数模块可以提供高达百万次计数频率，并且具有防抖、滤波等功能，以保证计数的准确性。

下面是一个基于本体计数的编码器PLC控制程序片段：

1. LD K500               ;设定高速计数器的K值为500
2. LD C0                 ;清零计数器
3. START: LD X0          ;读取编码器脉冲信号
4.        ADD D0         ;计数器加1
5.        OUT Y0         ;输出控制信号
6.        JMP START      ;重复进行

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在上述程序中，K值可以根据编码器的分辨率和PLC的运行速度进行选择，一般取值在几百到几千之间。X0表示编码器输入口，Y0表示PLC输出口，D0表示计数器。

2. 脉冲输出

脉冲输出是指将PLC产生的脉冲信号输出到编码器，通过脉冲信号驱动编码器的转子进行位置或速度控制。通常使用PLC的PWM或脉冲输出模块来生成脉冲信号。

下面是一个基于PWM输出的编码器PLC控制程序片段：

1. LD K1000              ;将周期设定为1000ms
2. LD D50                ;将占空比设定为50%
3. MV Y0, PWMOUT         ;PWM信号输出到Y0口

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在上述程序中，K值和D值可以根据需要进行调整，Y0表示PWM输出口，PWMOUT表示PWM输出模块。

三、编码器PLC控制的应用实例

以步进电动机为例，介绍编码器在PLC运动控制中的应用。步进电动机是一种普遍采用编码器进行闭环控制的驱动器件，它通过编码器提供的脉冲信号控制电机的转动角度和速度。

下面是一个基于PLC的步进电动机驱动系统的程序文字描述：

1. 读取编码器信号，计算当前位置和速度；
2. 根据期望位置和当前位置计算距离误差，确定电机转动方向；
3. 根据距离误差和速度控制电机脉冲数和频率，输出PWM信号；
4. 判断电机是否到达目标位置，如果未到达，则重复步骤1-3；如果到达，则停止发出PWM信号。

代码片段如下：

1. LD C0         ;清零计数器和PWM输出口
2. LD K100       ;将计数时间设定为100ms
3. LD D50        ;将PWM占空比设定为50%
4. LD P2000      ;将目标位置设定为2000脉冲
5. START: LD X0  ;读取编码器信号
6.        SUB P2000   ;计算距离误差
7.        JGT FORWARD ;如果距离大于0，则前进
8.        JLT BACKWARD ;如果距离小于0，则后退
9.        JMP STOP    ;否则停止
10. FORWARD: OUT Y0, PWMOUT ;前进，发出PWM信号
11.          JMP WAIT       ;等待电机到达目标位置
12. BACKWARD: OUT Y1, PWMOUT ;后退，发出PWM信号
13.           JMP WAIT      ;等待电机到达目标位置
14. STOP:    OUT Y0, OFF    ;停止发出PWM信号
15.          OUT Y1, OFF
16. WAIT:    TIM K100        ;等待100ms
17.          JMP START      ;重新开始

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在上述程序中，X0表示读取编码器信号的口，Y0和Y1表示PWM输出口，P2000表示目标位置。PLC通过读取编码器脉冲信号，计算当前位置和速度，根据期望位置和当前位置计算距离误差，确定电机转动方向并控制PWM信号输出。当电机到达目标位置时，PLC停止发出PWM信号，等待下一次运动指令。

总之，编码器作为自动化设备中的重要部件，广泛应用于PLC的运动控制中。在PLC控制下，编码器可以实现位置、速度、加速度等运动参数的闭环控制，为机器人、数控机床等设备的精确运动提供了坚实的保障。
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编码器是机器人、机床等机械设备中的重要组成部分，它能够将机械运动转化为数字信号，提供给PLC进行控制。如何正确地利用PLC控制编码器的动作，是提高生产效率和降低设备故障率的关键。

一、编码器的工作原理

编码器主要由外壳、行星齿轮、感应器、输出轴、编码盘等组成。当设备运转时，行星齿轮带动编码盘与输出轴旋转，同时感应器不断读取编码盘上的光电信号，将其转化为数字信号输出。其中，编码盘有两种类型：绝对式和增量式。绝对式编码器可以直接显示当前位置信息，而增量式编码器则需要通过计算器转换成具体位置信息。本文将重点介绍增量式编码器的使用方法。

二、编码器的PLC控制方法

1. 读取编码器数据

在PLC中，使用特殊的函数块（FB）来读取编码器输出信号。常用的FB包括“高速计数”、“脉冲捕获”等，其中“高速计数”适用于读取编码器的每秒脉冲数，而“脉冲捕获”则适用于读取编码器每次动作所产生的脉冲数。在使用前，需要根据编码器型号、信号输出方式等设置好FB的参数。例如：

1. LD AD IW0 ; 读取输入模块IW0的数据
2. LIM 1000 ; 设置计数上限为1000
3. HF SC0 ; 调用“高速计数”函数块
4. T ST ; 输出计数值

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2. 计算编码器位置信息

由于增量式编码器的输出数据为脉冲数，需要通过编程计算出具体位置信息。常见的计算方法包括矩阵计算法、二进制计算法、查表法等。下面以二进制计算法为例：

1. LD AD IW0 ; 读取输入模块IW0的数据
2. LD LW MD0 ; 读取中间存储器MD0的数据
3. ADD AD ; 将输入数据与中间数据相加
4. AND #FFFF ; 取低16位
5. ST MD0 ; 存储结果到中间存储器MD0中

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其中，输入数据为每次编码器动作产生的脉冲数，中间数据为上次计算结果，结果为当前位置信息（单位：毫米、英寸等）。

3. 设定编码器报警值

在使用编码器时，需要设置报警值以避免超过设备可承受范围。通常情况下，编码器的报警值为其计数范围的80%左右。在PLC中，可以使用比较函数块（FB）来进行设定。例如：

1. LD MD0 ; 读取中间存储器MD0的数据
2. LIM #800 ; 设置比较值为800
3. CMPU ; 比较计数值与比较值
4. JMP LT ALM ; 如果小于，则跳转到ALM标签处

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其中，MD0为当前位置信息，800为比较值，如果当前位置信息小于800，则跳转到ALM标签处执行相应的报警程序。

4. 实现编码器位置控制

PLC可以通过设定相应的控制规则来实现编码器的位置控制。常用的控制方法包括开环控制和闭环控制。在开环控制中，PLC仅读取编码器信号进行计算，并将计算结果传递给执行器（如电机）控制机构以实现设备的位移；而在闭环控制中，PLC不仅读取编码器信号进行计算，还将执行器的实际位移返回给PLC，根据实际位移与目标位移之间的误差进行调整。

三、总结

编码器是机械设备中的重要组成部分，PLC的控制对其动作的精确度和稳定性有着至关重要的影响。在使用编码器进行控制时，需要熟练掌握PLC的操作方法，并根据具体情况进行相应的设置和调整。本文介绍了编码器的基本工作原理及PLC控制方法，并给出了一些常用的控制代码，希望能够为相关人员提供一定的参考帮助。
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