「技術」編碼器的工作原理及高速計數器程序編寫，一文看懂

來源 | 控制與傳動

編碼器是一種將旋轉位移轉換成一串數字脈沖信號的旋轉式傳感器，這些脈沖能用來控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結合在一起，也可用於測量直線位移。

編碼器產生電信號後由數控制置CNC、可編程邏輯控制器PLC、控制系統等來處理。這些傳感器主要應用在下列方面：機床、材料加工、電動機反饋系統以及測量和控制設備。在ELTRA編碼器中角位移的轉換採用了光電掃描原理。讀數系統是基於徑向分度盤的旋轉，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構成的。此系統全部用一個紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵，稱為準直儀，它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉動所產生的光變化，然後將光變化轉換成相應的電變化。一般地，旋轉編碼器也能得到一個速度信號，這個信號要反饋給變頻器，從而調節變頻器的輸出數據。

編碼器一般分為增量型與絕對型，它們存著最大的區別：在增量編碼器的情況下，位置是從零位標記開始計算的脈沖數量確定的，而絕對型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數確定的。在一圈里，每個位置的輸出代碼的讀數是唯一的; 因此，當電源斷開時，絕對型編碼器並不與實際的位置分離。如果電源再次接通，那麼位置讀數仍是當前的，有效的; 不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標記。

現在編碼器的廠家生產的系列都很全，一般都是專用的，如電梯專用編碼器、機床專用編碼器、伺服電機專用型編碼器等，並且編碼器都是智能型的，有各種並行接口可以與其它設備通訊。

編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。前者成為碼盤，後者稱碼尺.按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種.接觸式採用電刷輸出，一電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是「1」還是「0」;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，採用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是「1」還是「0」。

按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。

旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電後，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現後才能知道。解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置的準確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什麼時候需要知道位置，什麼時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

由於絕對編碼器在定位方面明顯地優於增量式編碼器，已經越來越多地應用於工控定位中。絕對型編碼器因其高精度，輸出位數較多，如仍用並行輸出，其每一位輸出信號必須確保連接很好，對於較複雜工況還要隔離，連接電纜芯數多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，絕對編碼器在多位數輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產的絕對型編碼器串行輸出最常用的是SSI(同步串行輸出)。

多圈絕對式編碼器。編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪，多組碼盤)，在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼，以擴大編碼器的測量範圍，這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼唯一不重復，而無需記憶。多圈編碼器另一個優點是由於測量範圍大，實際使用往往富裕較多，這樣在安裝時不必要費勁找零點，將某一中間位置作為起始點就可以了，而大大簡化了安裝調試難度。多圈式絕對編碼器在長度定位方面的優勢明顯，已經越來越多地應用於工控定位中。

高速計數器

描述：

高速計數器是指能計算比普通掃描頻率更快的脈沖信號，它的工作原理與普通計數器類似，只是計數通道的響應時間更短。在越來越多的控制過程中需要對高速脈沖信號進行處理，而普通的計數方式遠遠不能滿足要求。為此需要用到高速計數器。

計數器是PLC內部重要的軟元件之一，高速計數器是PLC計數器中常用的一種，PLC 內部有兩種計數器，一種是對PLC內部信號進行計數的計數器，另一種是對外部事件信號進行計數的計數器。

一、高速計數器種類和軟元件編號

1、高速計數的種類

基本單元內置了32位增減計數器的高速計數器(單相計數/單相雙計數/雙相雙計數)，根據計數方法的不同可以分為硬件計數器和軟件計數器兩種

在高速計數器中，提供了可以選擇外部復位輸入端子和外部啟動輸入端子開始計數的功能。

2、高速計數器的區分

硬件計數器： 這種計數器是通過硬件進行計數。

軟件計數器：這種計數器是通過CPU中斷處理進行計數，每個計數器需要在最大響應頻率和綜合頻率的兩個限制條件下使用。

3、高速計數器的種類和輸入信號的形式

4、高速計數器軟元件一覽

二、高速計數器輸入分配

對應各個高速計數器的編號，X000-X007分配表如下

三、高速計數器使用

1、單相單計數的輸入

2、單相雙計數的輸入

3、雙相雙計數的輸入

來源：控制與傳動

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