絕對值編碼器在超行程測量中的應(yīng)用

劉吉霞，鄭義祥，胡 健

（江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

1 前言

機(jī)械壓力機(jī)裝模高度直接影響沖壓件的成形效果，因此其精度要求較高，且要求斷電保持，通常都采用編碼器來測量。調(diào)模電機(jī)帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪帶動蝸桿，蝸桿帶動球頭螺桿，球頭螺桿的上下運(yùn)動，最終實(shí)現(xiàn)裝模高度的調(diào)整。編碼器安裝在蝸桿上，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，編碼器旋轉(zhuǎn)一周，編碼器讀數(shù)通過一定的傳動比和裝模高度實(shí)現(xiàn)互應(yīng)。

一般機(jī)械壓力機(jī)裝模高度大都選用絕對值多圈編碼器來實(shí)現(xiàn)測量功能，直接讀取編碼器的脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)換為當(dāng)前裝模高度，但有時(shí)候，滑塊調(diào)節(jié)范圍較長或傳動比較大，導(dǎo)致多圈編碼器周數(shù)不夠，這就需要我們考慮絕對值多圈編碼器的超行程使用。

2 問題的提出

本文以JD39-2000F閉式四點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)裝模高度調(diào)整系統(tǒng)為例，介紹絕對值編碼器在超行程測量時(shí)的解決辦法。本機(jī)采用DEVICENET網(wǎng)絡(luò)通信，控制系統(tǒng)選型如下：CPU選用日本OMRON公司生產(chǎn)的CJ2M-CPU33、網(wǎng)絡(luò)控制模塊選用CJ1WDRM21、編碼器選用德國KU¨BLER公司生產(chǎn)的8.5860.1212.1001。

該型號編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈，最多能發(fā)出8192個(gè)脈沖信號，它能記錄編碼器旋轉(zhuǎn)的0～4096周，當(dāng)記錄到4096周后恢復(fù)到0周，再繼續(xù)記錄編碼器旋轉(zhuǎn)周數(shù)。該設(shè)備模高調(diào)整范圍800mm，編碼器每旋轉(zhuǎn)一周裝模高度改變0.1mm，因此至少共需8000周，方可實(shí)現(xiàn)全行程檢測，超過了編碼器本身的旋轉(zhuǎn)周數(shù)，需要對其進(jìn)行處理。

3 解決辦法

解決辦法有兩種：一種是把多圈編碼器作為單圈編碼器使用，然后在程序中做一個(gè)虛擬的多圈編碼器；第二種是編碼器仍作為多圈編碼器使用，通過程序判斷其旋轉(zhuǎn)周數(shù)是否超過4096，從而確定一個(gè)設(shè)定的存儲器（設(shè)為D100）為0還是1，通過公式（8192×4096×D100+當(dāng)前脈沖數(shù)）來獲取實(shí)際位置。

下面以第一種方法為例，作詳細(xì)介紹。

在編碼器參數(shù)設(shè)置頁面，把編碼器總脈沖分辨率設(shè)置為單圈脈沖分辨率，即單圈編碼器，本例中采用默認(rèn)設(shè)置8192PPR，在PLC程序中設(shè)置兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)存儲編碼器當(dāng)前虛擬值D7100，一個(gè)存儲當(dāng)前虛擬旋轉(zhuǎn)周數(shù) D7010，D7010×8192+D7100=D7020即為總脈沖數(shù)，無符號雙字存儲器D7020范圍為0～4294967295，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于需要的總脈沖數(shù) 65536000（8000×8192），完全可以滿足全行程測量的要求。編程方法如圖1所示。

圖1 PLC相關(guān)程序圖之一

程序的重點(diǎn)在于，如何判斷旋轉(zhuǎn)周數(shù)的變化和當(dāng)前脈沖數(shù)的使用?；赑LC的掃描式工作原理，并不能保證編碼器在每次旋轉(zhuǎn)完一周時(shí)掃描到該信號，為了確保準(zhǔn)確，可以定義一個(gè)虛擬的旋轉(zhuǎn)周數(shù)結(jié)束點(diǎn)，本文中定義脈沖數(shù)4096為虛擬結(jié)束點(diǎn)，計(jì)算虛擬旋轉(zhuǎn)周數(shù)程序如圖2所示。

圖2 PLC相關(guān)程序圖之二

圖3 PLC相關(guān)程序圖之三

此時(shí)，因?yàn)橹軘?shù)結(jié)束點(diǎn)發(fā)生變化，當(dāng)前脈沖讀數(shù)就不能再直接使用，必須經(jīng)過如圖3所示程序處理。通過上述PLC程序的處理，編碼器原來的旋轉(zhuǎn)曲線已經(jīng)發(fā)生了改變，旋轉(zhuǎn)了180°，變?yōu)槌绦蚩煽氐臄?shù)值，這樣，既實(shí)現(xiàn)了絕對值多圈編碼器的功能，又增大了編碼器的檢測范圍，應(yīng)用起來更加靈活方便。

4 結(jié)束語

在實(shí)際工作中，超出當(dāng)前編碼器測量范圍的情況并不少見，以前往往直接選用更大測量范圍的絕對值多圈編碼器，更甚者用兩個(gè)編碼器連在一起使用，直接增加了生產(chǎn)成本，用本文所述方法，使用單圈編碼器即可實(shí)現(xiàn)多圈編碼器的功能，而且因?yàn)镻LC數(shù)據(jù)存儲器的柔性，數(shù)值范圍更寬，極大地增加了編碼器的檢測范圍，且單圈編碼器的價(jià)格比多圈編碼器更易于接受，可為企業(yè)帶來更高效益。

[1]何亞福，宋英滋.淺談多圈絕對值編碼器作為單圈編碼器的運(yùn)用[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2009，44（6）.

[2]何德譽(yù).曲柄壓力機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

[3]趙升噸，于德弘，高 民，等.機(jī)械壓力機(jī)各完整工作周期的動態(tài)特性研究.鍛壓技術(shù)，1996，21（1）：31-36.

[4]OMRON技術(shù)控制中心.SYSMAC CS/CJ系列可編程序控制器指令參考手冊.2003-07.