一种用PLC和旋转编码器测量位移的方法

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-种用PLC和旋转编码器测量位移的方法目 前 ， 在对机械设备的电 气改造过程中 普遍采用
可 编程 序控 制器 作为 控 制 装置。 众 所周知， 采 用可 编
程序控制器进行控制可以大大提高系统的可靠性和可
维护性 。同时 ，由 于可编程序控制器的强大功能， 可
实现许多继电 控制无法实现的功能 ， 并且使设计更加
轻松。 如 果机械 设备 对位 移有 显示 要求时， - 般的 做
法是安装数显装置， 这样做少则需几万元 ， 多则需十
几万元 。 实际上 ， 只要在电机或液压马达的 轴上装上
-台 旋转编码器， 并给可编 程序控制器配上-台 可编
程终端， 总投资 不过几千元， 即可进行位移的 测量。
1 方案分析
以 O M R O N公司的可编程序控制器 C P M l A为
例 进 行 分 析。 在C P M I A的 输 人 点中 ， 0 0 0 0 0 ， 0 0 0 0 1 ，
0 0 0 0 2 具有 对高 频 信号 进 行 高 速 计数的 功能。 在电 机
或液压马达的 轴上安装旋转编码器， 将旋转编码器的
A相脉冲 接在 C P M I A的 0 0 0 0 0 输人点， B 相 脉冲 接
在 0 0 0 0 1 输人点， 复 位 Z 信号 接 在 0 0 0 0 2 输人 点。 当
A相脉冲 超前 B 相脉冲 9 0 0 时， 在 A ， B 相脉冲的 前
沿， 高 速 计数器的当 前 值加 1 ; 在 B 相脉冲 超 前 A相
脉 冲9 0 0 时， 在A ， B 相 脉 冲 的 前 沿， 高 速 计 数 器 的 当
前值减 1 。 当 高速计数器工作于 增减计数模式时， 最高
计 数 频 率 是 2 . 5 k H z ， 与 旋转 编 码器的 脉冲 输出 频 率 完
全吻合 。
由 机械传动比 可以 换算出 旋转编 码器转过-个脉
冲 时 机械 装置实际 发 生的 位 移， 姑且称之为 脉冲 当 量
位 移。 将高 速 计 数 器的 实际 计 数 值 乘以 这 个 脉冲 当 量
位移就 是机 械 装置的 实际 位移， 将 这个 数据 传送给 可
编 程终 端并将之 显示出 来就实 现了 数显表的 功 能。
2 实际应用中需要解决的几个技术问题
2 . 1 高 速计数器的溢出问 题
高 速计数 器的 计数范围 是- 3 2 7 6 7 - 3 2 7 6 7 ，
若从上限 值开始进行增计数或从下限 值开始进行减计
数 ， 高速计数器就会溢出， 并使计数器停止计数 。 为
解决这-问 题 ， 程序中 设置在产生溢出 前使高速计数
器复位， 并在复位前将高速 计数器的当 前值不断存人
-个继电器里进行累加 ， 这样不但脉冲数不会丢 ， 也
解决了 溢出的问 题 。
2 . 2 应使数显表在上电 前、 后的读数连续
为使数显表有实际意 义 ， 应使数显表在上电 前、 后
的 读数 连续。 为 解决 这-问 题， 可利 用C P M I A具 有断
电保持功能的保持继电 器 ， 将断电 前高速计数器的当
前累 加值保存在保持继电 器 里 ， 这样就可实现当 前累
加值的 连续。
2 . 3 传动链 的间隙补偿 问 题
由于这-数显功能属于开环测量 ，因 此必须解决
传动 链的间隙补偿问 题 。 为 解决这-问 题 ， 可 在高速
计数器的当 前累 加 值上叠 加 -个间 隙 补 偿量。
2 . 4 数显 表应 具有置 零功能
高 速 计 数 器的 当 前 累 加 值 继电 器 里 传 人# 0 0 0 0 ，
使数显表置零。
3 位移测t
位移 测量梯 形图 见图 1 0
用可编程终端将 L R 0 0 ， L R 0 1 中的内容进行显
示 ， 即 得到由电 机或液压马 达拖动的 机械装置实际 走
过的 位移。
4 几轴显示
虽 然 - 台 C P M I A 只 有 三 个 输 人 点 0 0 0 0 0 ，
0 0 0 0 1 ， 0 0 0 0 2 具有高 速 计数功能， 然而 -台C P MI A
却可以 实现几个轴的 数显功能。 在硬件方面 ， 在不同