TIA 西门子PLC_伺服控制系统之 编码器和回零

前面讲过控制的几种方式，这节课讲讲伺服控制中的回零功能，讲回零之前先说说编码器，伺服电机一般都是带编码器的，编码器的作用就是记录伺服马达的实时位置的，伺服电机上的编码器目前有如下几种：1，增量式编码器，2，绝对式编码器；绝对式编码器又有单圈绝对编码器，和多圈绝对编码器

1）编码器的原理，构造

所谓增量编码器和绝对编码器的区别，从字面的意思就可以明白，绝对编码器的位置是绝对的，而增量编码器的位置反馈是增量的也就是相对的，每次掉电，增量编码器的位置都会丢失，而绝对编码器的位置却是可以记忆住的。

这两个编码器是怎么工作的，增量编码器其实就是内部的码盘和传感器的位置，传感器根据码盘来输出 AB相+Z 信号，而绝对式编码器的码盘和增量式不一样，码盘上的栅格都是不一样的，如果是多圈的编码器，那每一圈对应的编码都是唯一的，（当然会有上限，不可能无限制的圈数）

增量式光电编码器示意图，来源于网络

2）伺服的回零方式

说完编码器，我们现在来讲伺服回零，更容易让大家接受了。

因为增量编码器无法在断电的时候记住位置，只是靠数脉冲来记录位置的，所以一旦掉电，之前记录的脉冲将不会被保存（即使保存，如果断电时马达发生位移，那么位置也是不正确的）那么就需要每次上电重新回零。而绝对式编码器只需回零一次，就会被记忆下来。断电之后即使转动马达，也没有问题。

回零方式有很多，每个品牌的或多或少有点差异，这里介绍几个常见的回零方式：

1，零位传感器+ 零脉冲的方式（零脉冲是编码器的Z相，转一圈就一个固定位置有Z相）

2，零位传感器方式，伺服只需要找传感器即可，适合于，马达只有一圈的应用下

3，限位传感器+零脉冲 ，某些伺服可以不配零位传感器，直接使用限位传感器来代替

4，限位传感器方式，伺服只需要找限位传感器

5，撞块式，这里是说伺服向一个方向走，直到撞到限位块（原理是检测内部设定电流）

6，当前位置，有些伺服还有将当前位置设位零位的，

这些方式，每个伺服厂家或多或少有些区别，但基本原理相差不大。

注意事项：1，比如伺服电机是增量式的，位置要求精度比较高的，建议“方式1”，因为传感器的位置感应会有误差，而零脉冲确是很精确的。"方式1"的缺点是马达和机械位置一旦发生偏移，那么位置需要重新设置。2，精度要求不高的，建议“方式2”，这种方式马达与机械位置发生偏移的，一般回零后位置无需调整。3，绝对式编码器，可以不使用零位传感器，限位足够，因为无需经常回零，一般是更换新的马达之后回一次即可。

好了，说了这么多，望大家能够对编码器和回零的知识更清晰

角度测量旋转传感器

华星智控旋转传感器是一种通过安装在旋转的物体上测量旋转物体旋转圈数，运动距离的高精度传感器。如下图所示旋转传感器可以用于测量天车的运动距离，卷筒的吊钩高度，有轨机车的运动距离等。

旋转传感器的测距原理

旋转传感器和旋转体安装在一起同旋转体一起旋转，将旋转角度数据通过无线传输模式将数据传输给无线接收器，无线接收器再通过RS-485总线/Modbus协议将数据传输到服务器或者PLC。

旋转传感器采用捷联惯导（SINS）技术，由三轴陀螺仪、三轴加速度计、嵌入式计算机、无线数传系统、供电系统组成。传感器固定安装在旋转体（车轮）上，六轴传感数据通过嵌入式计算机解算出姿态角、累积旋转角并通过无线数传系统外传至接收器。

旋转传感器特点

1：旋转传感器与轮体无须同轴安装，可以紧固安装在轮体任意位置，保持安装面垂直于地面；

2：旋转传感器系统通过RS-485接口连接，遵循Modbus-RTU协议， 数据更新频率可达100Hz；

3：旋转传感器角度精度0.1度。

4：旋转传感器采用电池供电，可以连续工作6个月。

轨道位移与累积转角计算方法：D=C*N，其中，D：轨道位移，C：运动轮周长，N：累积圈数。在运动轮不确定周长的情况下，可以通过 测量轨道位移和累积圈数的方法，反算周长，累积圈数越多，反算结果越准确。

旋转传感器接收器遵循Modbus-RTU通讯协议，ID号通过传感器、接收器的拨码开关设定，8421编码格式，ID=0时清空传感器内部数据，ID从1~255为传感器工作ID。接收器向系统输出三类数据，一、转角数据，二、累积圈数，三、电池电压。其中累积圈数可以任意设定或清零。

旋转传感器圈数清理指令举例

麦森旋转传感器数据解析说明（以ID2为例

第一字节是ID号；

第四~第七字节是圈数，IEEE754单精度浮点数格式，可清零、可任意设定；

第八~第十一字节是角度，IEEE754单精度浮点数格式，只读；

第十二~第十五字节是电池电压，IEEE754单精度浮点数格式，只读电压低于3V时请给电池充电；

第十六~第十七字节为CRC校验字节。

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