Pontosság feloldása: Kódolók és nagy sebességű számlálók masteringje PLC-kkel

1. Mi az a kódoló, és miért érdemes használni?

A kódoló egy érzékelő, pontosabban egy használt eszköz, amely a mechanikai mozgást elektromos jellé alakítja. Ez a jel értékes információkat nyújt a mozgásról, például pozícióról, sebességről és irányról.

A kódolókat az alkalmazások széles skálájában használják, a robotikától és az ipari automatizálástól a CNC-gépekig és a nyomdagépekig. A kódolók precíz mozgásvezérlést és visszacsatolást tesznek lehetővé, ami kritikus fontosságú ezekben a rendszerekben a pontosság és a hatékonyság biztosításához.

A kódoló használatának fő oka az, hogy pontos és megbízható visszajelzést kapjunk a forgó objektum mozgásáról. Ez a visszacsatolás lehetővé teszi a vezérlőrendszer számára, hogy valós időben figyelje és állítsa be a mozgást, megelőzve a hibákat és optimalizálva a teljesítményt.

Például egy motorvezérlő alkalmazásban egy kódoló információt szolgáltathat a motor fordulatszámáról, lehetővé téve a vezérlőrendszer számára a teljesítmény beállítását a kívánt fordulatszám fenntartása érdekében.

2. Mi az a nagy sebességű számláló (HSC) és hogyan működik?

A nagysebességű számláló (HSC) egy speciális modul a PLC-n vagy egy önálló eszközön belül, amelyet nagyon magas frekvenciájú impulzusok számlálására terveztek.

A PLC-ben használt szabványos számlálóktól eltérően, amelyeket a PLC pásztázási ideje korlátozhat, a HSC sokkal gyorsabban tudja rögzíteni az impulzusokat, lehetővé téve a gyors pozíció- vagy sebességváltozások pontos követését. Ez döntő fontosságú azokban az alkalmazásokban, ahol pontos időzítésre és nagy felbontású mérésekre van szükség.

A HSC-k dedikált hardver segítségével számolják a bejövő impulzusokat. Ezt a hardvert a sebességre és a pontosságra optimalizálták, így biztosítva, hogy egyetlen impulzus se maradjon ki.

A HSC beállítható úgy, hogy felfelé, lefelé vagy mindkettőt számolja, és úgy is konfigurálható, hogy egy adott szám elérésekor kimenetet indítson el. Ez sokoldalú eszközzé teszi számos mozgásvezérlési és mérési feladathoz.

3. Forgó jeladók: Hogyan mérnek a forgó jeladók a PLC-vel?

A forgó jeladók a tengely szöghelyzetének vagy forgásának mérésére szolgálnak. Jellemzően egy forgó lemezből állnak, vonalak vagy rések mintájával, és egy érzékelőből, amely észleli ezeket a jellemzőket, amikor a lemez forog. Ahogy a tengely forog, a kódoló impulzussorozatot generál, amelyet a PLC-nek küld.

A PLC, gyakran egy HSC-modulon keresztül, megszámolja ezeket az impulzusokat, hogy meghatározza a tengely szöghelyzetét vagy sebességét. A fordulatonkénti impulzusok száma (PPR) a forgó jeladó kulcsfontosságú specifikációja, mivel ez határozza meg a mérés felbontását.

Például egy 1000 PPR-vel rendelkező kódoló nagyobb felbontást biztosít, mint a 100 PPR-es kódoló. A HSC pontosan nyomon követi az impulzusok számlálását, és visszaküldi az adatokat a PLC-nek. A PLC ezután felhasználhatja ezeket az információkat megjelenítési, vezérlési vagy adatnaplózási célokra.

4. Kvadratúra kódolók és hogyan javítják a pontosságot?

A kvadratúra kódolók két kimeneti jelet használnak, jellemzően A-val és B-vel, amelyek 90 fokkal fázison kívül vannak. Ez a fáziskülönbség lehetővé teszi, hogy a PLC vagy a HSC meghatározza a mozgás irányát.

Ha az A jel B jelet vezet, akkor a tengely egy irányba forog; ha a B jel az A jelet vezeti, akkor a tengely az ellenkező irányba forog.

Ez a kvadratúra kódolási technika a mérés felbontását is javítja. Mindkét jel felfutó és lefutó élének megszámlálásával az effektív felbontás megnégyszereződik.

Például egy 1000 PPR-es kvadratúra kódoló egy 4000 PPR-es egycsatornás kódolóval egyenértékű felbontást biztosít. Ez a megnövelt felbontás különösen értékes a mozgásvezérlési alkalmazásokban, ahol nagy pontosságra van szükség.

5. Növekményes vs. abszolútérték-kódolók: Melyik jeladó a jobb pozícióméréshez?

A jeladóknak két fő típusa van: inkrementális és abszolút kódoló. Az inkrementális jeladók impulzussorozatot generálnak, amikor a tengely forog, de nem adnak információt az abszolút pozícióról.

A PLC-nek vagy a HSC-nek nyomon kell követnie az impulzusok számának számlálását egy ismert kiindulási referenciapontból az aktuális pozíció meghatározásához.

Ezzel szemben az abszolút kódolók egyedi kódot biztosítanak a tengely minden helyzetéhez. Ez azt jelenti, hogy a PLC azonnal meg tudja határozni az abszolút pozíciót a bekapcsolás után, anélkül, hogy nyomon kellene követnie az impulzusok számát. 

Az abszolútérték-kódolók drágábbak, mint az inkrementális kódolók, de gyakran előnyben részesítik azokat az alkalmazásokban, ahol a pozíciómegtartási információ kritikus fontosságú, például a robotikában és a CNC-gépekben. Ha áramkimaradás történik vagy a motor hirtelen leáll, ezek a kódolók pontos leolvasást biztosítanak, ami kulcsfontosságú a mozgásvezérléshez.

6. Hogyan válasszuk ki a megfelelő kódolót az alkalmazáshoz?

Az alkalmazáshoz megfelelő kódoló kiválasztása számos tényező alapos mérlegelését igényli:

• Felbontás: A szükséges felbontás az alkalmazáshoz szükséges pontosságtól függ. A nagyobb felbontású kódolók pontosabb méréseket biztosítanak, de drágábbak is lehetnek.
• Típus: Válasszon a növekményes és az abszolút kódolók között attól függően, hogy szükség van-e abszolút pozíció információra.
• Környezet: Vegye figyelembe a környezeti feltételeket, amelyek között a kódolót használni fogja. Egyes jeladókat zord, magas hőmérsékletű, vibrációs vagy folyadékhatású környezetekhez terveztek.
• Interfész: Győződjön meg arról, hogy a kódoló elektromos kimeneti jele kompatibilis a PLC-vel vagy a HSC-vel. A gyakori interfészek közé tartozik a kvadratúra, az SSI és az Ethernet/IP.
• Méret és felszerelés: Válasszon olyan kódolót, amely elfér a rendelkezésre álló helyen, és könnyen felszerelhető.

Mielőtt kódolót építene be gyártóüzemébe, feltétlenül vegye figyelembe a fenti tényezőket.

7. Hogyan működnek a nagy sebességű számlálók PLC-kkel a sebesség mérésére?

A nagy sebességű számlálók (HSC) elengedhetetlenek a sebesség pontos méréséhez PLC-kkel. Mint említettük, a PLC letapogatási idejétől függetlenül működnek, lehetővé téve számukra, hogy az impulzusokat sokkal magasabb frekvencián rögzítsék és dolgozzák fel, mint a szabványos PLC bemenetek.

Ez a képesség döntő fontosságú a forgó berendezések, például motorok sebességének mérésében, ahol az enkóder által generált impulzusok frekvenciája nagyon magas lehet.

A HSC-t a következőképpen használják a sebesség mérésére:

1. A forgójeladó mechanikusan kapcsolódik a motorhoz vagy a forgó tengelyhez.
2. Ahogy a tengely forog, a jeladó impulzusokat generál.
3. Ezek az impulzusok a HSC modulba kerülnek.
4. A HSC számolja az impulzusok számát egy adott időintervallumban.
5. A PLC ezután kiolvassa a számlálási értéket a HSC-ből, és kiszámítja a fordulatszámot (rpm) a kódoló fordulatonkénti impulzusainak száma és az időintervallum alapján.

Például, ha egy 1000 PPR-vel rendelkező kódoló 10 000 impulzust generál egy másodperc alatt, a sebesség a következőképpen kerül kiszámításra: (10 000 impulzus / 1000 impulzus fordulatonként) 60 másodperc/perc = 600 *rpm.

8. Hogyan mérik a jeladók a motor fordulatszámát?

A kódolókat általában a motor fordulatszámának mérésére használják úgy, hogy a forgó mozgást elektromos jelek (impulzusok) sorozatává alakítják. Ezeket az impulzusokat ezután feldolgozzák a motor fordulatszámának vagy szögsebességének meghatározására.

A folyamat a következő lépésekből áll:

1. A motor tengelyére forgó jeladó van rögzítve.
2. Ahogy a motor forog, a jeladó impulzusokat generál a motor fordulatszámával arányos ütemben.
3. Ezeket az impulzusokat egy számlálóba vagy egy HSC-be táplálják, amely számolja az impulzusok számát egy adott időtartam alatt.
4. A motorvezérlő rendszer ezután kiszámítja a fordulatszámot a jeladó felbontása (impulzusok fordulatonként) és a számlálási érték alapján.

A rendszer ezután egy inverter segítségével állíthatja be a motor által szolgáltatott teljesítményt a fordulatszám szabályozása érdekében.

9. Melyek a kódolók és a nagy sebességű számlálók gyakori alkalmazásai?

A kódolókat és a HSC-ket különféle iparágakban használják, többek között:

• Ipari automatizálás: Pozíciómérés és sebességszabályozás automatizálási rendszerekben, mint például szállítószalagok, robotkarok és csomagológépek.
• CNC gépek: Pontos motorvezérlés és pozíciómérés marógépekben, esztergagépekben és útválasztókban.
• Nyomdagépek: Pontos regisztráció és feszítésszabályozás a nyomtatási folyamatokban.
• Anyagkezelés: Mérje meg az anyagok helyzetét és sebességét automatizált tároló- és visszakereső rendszerekben.
• Liftek: Mérje meg a liftfülkék helyzetét és sebességszabályozását.
• Textilipar: A fonalak és szövetek feszességének és sebességének szabályozása szövő- és kötőgépekben.

Ezek a kódolók valós idejű felügyeletet és vezérlést biztosítanak, biztosítva a biztonságot és a pontosságot ezekben a folyamatokban. Ezek az alkalmazások jól példázzák, hogyan támaszkodik az ipari automatizálás a kódolókra és a nagy sebességű számlálókra.

10. Gyakori kódoló- és HSC-problémák elhárítása

Még megfelelő telepítés és beállítás esetén is problémákba ütközhet a kódoló és a HSC rendszer. Íme néhány gyakori probléma és hibaelhárítási tipp:

• Helytelen leolvasás: Ellenőrizze a kódoló vezetékét, és győződjön meg arról, hogy a HSC megfelelően van konfigurálva. Ellenőrizze, hogy nincs-e elektromos zaj vagy interferencia, amely befolyásolhatja a jelet.
• Hiányzó impulzusok: Győződjön meg arról, hogy a HSC bemeneti frekvenciája elegendő a kódoló kimeneti jeléhez. Csökkentse a jeladó és a HSC közötti távolságot a jelromlás minimalizálása érdekében.
• Irányhibák: Ellenőrizze a kvadratúra jelek bekötését, hogy megbizonyosodjon arról, hogy megfelelően vannak csatlakoztatva. Ellenőrizze a HSC iránymód beállítását.
• HSC túlcsordulás: Győződjön meg arról, hogy a HSC számláló tartománya elegendő az Ön alkalmazásához. Fontolja meg egy nagyobb számláló használatát vagy a bemeneti jel skálázását.
• Elektromos zaj: Más elektromos berendezések által okozott zaj zavarhatja a jeladó jelét. Az árnyékolt kábelek és a megfelelő földelés segíthet enyhíteni ezt a problémát.

A lehetséges problémák szisztematikus ellenőrzésével gyorsan azonosíthatja és megoldhatja a kódolóval és a HSC-rendszerrel kapcsolatos problémákat.

11. Maple Systems és kódolók: A Maple Systems jó választás?

A Maple Systems egy sor HMI (Human Machine Interface) terméket kínál, amelyek zökkenőmentesen integrálhatók kódolókkal és PLC-kkel. A Maple Systems HMI-i valós idejű adatokat jelenítenek meg a kódolóktól, például pozíciót, sebességet és irányt.

Lehetővé teszik a kezelők számára a kódolóhoz kapcsolódó paraméterek, például a HSC beállítások és küszöbértékek figyelését és vezérlését.

A juhar rendszer HMI-k kódolókkal és PLC-kkel való integrálása átfogó megoldást kínál az ipari automatizáláshoz. A HMI központi pontként szolgálhat az adatok megjelenítéséhez, vezérléséhez és riasztáskezeléséhez.

A programozószoftver gyakran támogatja a létralogikát, így könnyen programozható lesz ismerős fogalmakkal.

12. A kódolók és a HSC-k jövője

A kódolók és a HSC-k mögött meghúzódó technológia folyamatosan fejlődik, az ipari automatizálás és a robotika növekvő igényei miatt. A legfontosabb trendek közül néhány:

• Nagyobb felbontás: A finomabb felbontású kódolók pontosabb pozíciómérést és vezérlést tesznek lehetővé.
• Vezeték nélküli kódolók: A vezeték nélküli kódolók megszüntetik a fizikai kábelek szükségességét, leegyszerűsítik a telepítést és csökkentik a karbantartási költségeket.
• Intelligens kódolók: A beépített feldolgozási teljesítménnyel rendelkező kódolók fejlett diagnosztikát és adatelemzést végeznek.
• Továbbfejlesztett kapcsolat: Az Ethernet/IP és más ipari protokollokkal rendelkező kódolók megkönnyítik a zökkenőmentes integrációt a PLC-kkel és más automatizálási eszközökkel.
• Miniatürizálás: Kisebb, kompaktabb kódolókat fejlesztenek olyan alkalmazásokhoz, ahol korlátozott a hely.

Ezek a fejlesztések nélkülözhetetlenek a különféle ipari alkalmazások széles körében, nagyobb rugalmasságot, pontosságot és megbízhatóságot kínálva.

Szeretné optimalizálni ipari vezérlőrendszereit? Az ipari automatizálási megoldások vezető szállítójaként mi, az KWOCO-nél megértjük a kódolók és a nagy sebességű számlálók kritikus szerepét a pontosság és a hatékonyság növelésében.

Az ipari vezérlőtermékek, gépek és gyári berendezések gyártóüzemeire szakosodva személyre szabott megoldásokat kínálunk a gép- és berendezésgyárak, gyártók és gyári megoldásokat gyártó cégek egyedi igényeinek kielégítésére.

Forduljon hozzánk még ma, hogy megtudja, hogyan tudja szakértelmünk átalakítani gyártási folyamatait, biztosítva ezzel az optimális teljesítményt!

Belső linkek:

1. A rendszer hatékonyságának növelése érdekében fontolja meg a top of the line használatát Omron termékek.
2. Az ipari rendszer felállításakor Mitsubishi a termékek jó választás.
3. A hosszú élettartamú és robusztus termékekért nézze meg a legújabbat Schneider felajánlásokat.
4. Az összetevők közötti zökkenőmentes integráció érdekében használja Proface HMI.
5. Ne felejtsen el minőségi kábeleket használni, böngésszen a Kábelek katalógus.
6. A megbízható motorvezérlés érdekében nézze meg Mitsubishi Szervo megoldásokat.