全國統一服務(wù)熱線(xiàn):13814988065(微信同號)

如有相關(guān)問(wèn)題需要幫助,歡迎您隨時(shí)進(jìn)行咨詢(xún)

請登陸后臺添加(banner)標題

光柵尺與PLC如何配合使用
當前位置 :網(wǎng)站首頁(yè) > 技術(shù)專(zhuān)區

光柵尺與PLC如何配合使用

* 來(lái)源 : 網(wǎng)絡(luò ) * 作者 : admin * 發(fā)表時(shí)間 : 2022-03-16 * 瀏覽 : 2883

一、 結構和工作原理

    光柵尺由有標尺光柵(尺體)和讀數頭兩部分組成。尺體裝在移動(dòng)部件上,讀數頭裝在固定部件上。也有人把讀數頭裝在移動(dòng)部件上(針對尺體移動(dòng)不方便的情況),測量效果是一樣的,不一樣的是信號線(xiàn)移動(dòng)不方便。

一尺用這個(gè).jpg

尺體移動(dòng)就是一對光柵中的主光柵(標尺光柵)和副光柵(指示光柵)進(jìn)行相對位移,在光的干涉與衍射共同作用下產(chǎn)生黑白相間(或明暗相間)的規則條紋(莫爾條紋)。經(jīng)過(guò)光電器件使黑白(或明暗)相同的條紋轉換成正弦波變化的電信號,再經(jīng)過(guò)電路的放大和整形后,得到兩個(gè)相位差90度的正弦波或方波信號A和B。正弦波或方波的周期數與移動(dòng)距離成正比。尺體正向移動(dòng)時(shí),A信號超前B信號90度,尺體反向移動(dòng)時(shí),A信號滯后B信號90度。有些光柵尺還輸出一個(gè)Z信號(回零信號)。


二、 柵距和分辨率

    等距的密集線(xiàn)紋,利用光的透射現象形成光柵,線(xiàn)紋的間距稱(chēng)為柵距。以柵距20um(50線(xiàn)/mm)為例,假設不用其它措施,尺體每移動(dòng)20um,讀數頭就輸出一個(gè)周期信號,輸出10個(gè)周期信號,表示移動(dòng)了200um。柵距越小,測量精度越高,成本越高。在保持柵距不變的情況下,把輸出的周期信號進(jìn)行4倍細分處理,那么每移動(dòng)20um,就輸出4個(gè)周期信號,每個(gè)周期信號表示移動(dòng)5um。廠(chǎng)商就稱(chēng)呼這個(gè)光柵尺的分辨率是5um,但這個(gè)5um并不是指柵距是5um。如果尺體移動(dòng)距離低于20um,不管是多少細分處理,結果是輸出0個(gè)周期信號。


三、 供電方式和輸出信號

    供電方式常見(jiàn)的有直流5V和24V兩種。為了方便與PLC配套使用,最好選擇24V供電的。

    光柵尺的輸出信號多數是方波信號,常見(jiàn)的有兩種:一種是TTL電平信號,另一種是RS422差分信號。有些廠(chǎng)商還能訂做集電極開(kāi)路輸出信號(NPN和PNP兩種)。對于PLC來(lái)說(shuō),不是所有信號都適用。PLC的主單元和高速計數模塊(如FX2N-1HC、FX3U-2HC、FX3U-4HSX-ADP和CC-Link計數模塊AJ65BT-D62等等)可以直接接收集電極開(kāi)路輸出信號,集電極開(kāi)路輸出說(shuō)白了,就是電子開(kāi)關(guān)。高電平表示開(kāi)關(guān)導通,低電平表示開(kāi)關(guān)截止??梢越油ㄖ绷麟娐?。與集電極開(kāi)路輸出的旋轉編碼器的連接方法沒(méi)有區別。NPN型與PNP型的區別:開(kāi)關(guān)導通時(shí),NPN型的電流方向是從集電極流向發(fā)射極。PNP型的電流方向是從發(fā)射極流向集電極。

    TTL電平信號輸出可以用于單片機或DSP,但不能直接用于PLC。需要加一個(gè)直流電子開(kāi)關(guān)模塊(淘寶網(wǎng)有售),把TTL電平信號轉換成集電極開(kāi)路輸出信號。對于低速移動(dòng)部件,幾乎沒(méi)什么影響。但對于高速移動(dòng)的部件,這會(huì )帶來(lái)信號的延遲,甚至周期信號的丟失。

    RS422差分信號的特點(diǎn)是,輸出A、A反相、B、B反相等4個(gè)信號。有些還能輸出Z和Z反相信號。這種輸出方式,可以利用兩個(gè)反相信號來(lái)抵消外界的電磁干擾,特別適用于干擾惡劣的環(huán)境。PLC主單元和部分高速計數模塊(如FX2N-1HC、AJ65BT-D62)不能直接接收RS422信號,需要加一個(gè)差分信號轉集電極開(kāi)路輸出模塊(淘寶網(wǎng)有售),把差分信號轉集電極開(kāi)路輸出信號。這種轉換接收方式所帶來(lái)的問(wèn)題,與TTL電平信號轉換接收是一樣的。有些高速計數模塊(FX3U-2HC、AJ65BT-D62D、AJ65BT-D62-S1等)能夠直接接收RS422差分信號。

    PLC主單元有外部高速計數輸入端口和內置高速計數器,可用于處理光柵尺的信號。這是不是說(shuō)高速計數模塊就沒(méi)用呢?答案是否定的。PLC主單元處理信號頻率不如高速計數模塊。FX2N系列接收單相信號最高60KHz,接收2相信號最高30KHz。如果使用專(zhuān)用比較指令,單相最高10KHz,2相信號最高5KHz。FX3U系列接收單相信號最高100KHz,接收2相信號最高50KHz。如果使用專(zhuān)用指令,最高不會(huì )超過(guò)60KHz。而很多高速計數模塊,可以處理單相信號最高200KHz,2相信號最高100KHz。這幾乎是主單元的兩倍。

    我們可以計算一下,以FX3U主單元為例,假設接收2相信號(因為很多情況要根據相位差來(lái)判斷部件移動(dòng)方向),不使用專(zhuān)用指令(編程難度加大),最高響應頻率是50KHz,表示每秒可以接收50000個(gè)脈沖信號,假設使用柵距為20um的光柵尺,移動(dòng)一個(gè)柵距,輸出一個(gè)脈沖。那么50000×20um=1000mm。這就是說(shuō),部件移動(dòng)速度最高不得超過(guò)1000mm/s。如果使用的光柵尺的分辨率是5um,每移動(dòng)20um就輸出4個(gè)脈沖,部件移動(dòng)速度最高不得超過(guò)250mm/s。如果要使用專(zhuān)用指令,移動(dòng)速度還得進(jìn)一步降低。上述分析計算是在理論狀態(tài)下進(jìn)行的。實(shí)際中,還要考慮PLC主單元處理高頻信號的失真、丟失計數量、程序循環(huán)執行引起的響應延遲等情況。另外,在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中,最好使用RS422差分信號,保證系統的抗干擾能力。而PLC主單元是不能直接接收RS422差分信號。


這里已調用系統的信息評論模塊,無(wú)需修改!
這里已調用系統的評論列表模塊,無(wú)需修改!