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淺析ＰＬＣ高速計數(shù)器的計數(shù)誤差及有效克服計數(shù)誤差的方法

作者： 2013年07月22日來源：瀏覽量：

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在應用PLC高速計數(shù)器時往往會碰到如下一系列問題，計數(shù)器與輸入計數(shù)脈沖信號的脈沖電平不匹配。如旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺數(shù)據(jù)輸出是TTL電平，而PLC高速計數(shù)器為確保工業(yè)現(xiàn)場的高抗干擾性能，卻要求接受的是0 - 24v傳輸脈沖信號、又有的編碼器為了提高編碼可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱反相的編碼計數(shù)脈沖或者是提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱反向的正弦矢量差分、差模信號，但PLC高速計數(shù)器要求接收的是單相計數(shù)脈沖。而使用者沒有選擇用到合適的轉(zhuǎn)換接口而放棄了其中一相（編碼器本因為要提高系統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場抗干擾能力，而提供的雙相計數(shù)脈沖信號）進行計數(shù)。

又如在應用旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺的場合非單方向勻速運動，其運動速度是時快時慢、時動時靜止、時正時反的不確定性、或者在運動速度非常低的場合，如果接口沒有匹配處理好是非常容易發(fā)生計數(shù)誤差的。還有脈沖數(shù)據(jù)傳輸距離稍長些，脈沖傳輸過程中會產(chǎn)生脈沖波形奇變。

有許多應用場合雖然計數(shù)脈沖頻率不高，而忽略了PLC高速脈沖計數(shù)器對計數(shù)脈沖的前后沿口是有速率要求（脈沖形成的上升、下降沿口響應速度要陡峭），尤其是在應用線數(shù)比較高的編碼器在低速運行時，由于機械運動必然產(chǎn)生細微斗動或者編碼器前級安有變速齒輪，就很容易會引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。還有長期機械運動產(chǎn)生機械磨損，使間隙變大也會引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。

在工業(yè)現(xiàn)場的干擾是錯綜復雜的，由來自控制現(xiàn)場如電動機的啟動停止、大電流接觸器的切換、可控硅的調(diào)相干擾、電弧電脈沖、電磁波等等復雜的干擾群，那縱向和橫向電磁干擾是羅列不完。

問題最終綜合反映在計數(shù)脈沖上，產(chǎn)生了寄生毛刺信號或寄生干擾脈沖，寄生毛刺脈沖如果沒有得到有效的遏止整形。所以必然會導致PLC高速計數(shù)器的計數(shù)精度不穩(wěn)定、不可靠、產(chǎn)生累計誤差、經(jīng)常會碰到偶發(fā)性的計數(shù)出錯等一系列問題。

所以許多部件在實驗室做模擬試驗時是完好無誤的，而一旦到了工業(yè)現(xiàn)場卻出現(xiàn)種種不正常的現(xiàn)象。這往往是因為忽略了系統(tǒng)設(shè)計的整體概念，各個系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的不匹配所產(chǎn)生的系統(tǒng)性干擾。它會直接影響到PLC控制精度，使得原本為了提高控制精度而設(shè)置的功能，卻發(fā)揮不了本該提高精度的效果。即理論設(shè)計精度與實際得到的效果差距甚遠。有時誤認為PLC高速計數(shù)器質(zhì)量有問題、編碼器有故障、碼盤線數(shù)還不夠多……。且沒有找到問題的真跡源頭在哪里而無從著手，也沒有采取有效克服措施或者沒有找到有效的克服干擾的方法。

為此我們針對這些在國內(nèi)電氣系統(tǒng)、工業(yè)自動化控制系統(tǒng)普遍存在而又常見的有共性的技術(shù)問題，專門精心比照分析，研究了許多國外引進的大系統(tǒng)集成項目，自動化控制程度比較高的比較經(jīng)典的控制系統(tǒng)時。發(fā)現(xiàn)有許多是常被我們設(shè)計師所忽略的細節(jié)，往往認為是“多余”的或者是認為可以“節(jié)省”開銷的部件，似乎那些接口件去掉照樣可以工作，有些部件當下去掉確實反映不出有無的變化和必要性。尤其是在當前市場競爭白日化，比價競爭為競標首選的不明智壓力下。常常是會在做設(shè)計時從成本角度考慮被“精簡”掉了。從而往往會形成許多國產(chǎn)化系統(tǒng)先天不足后天失調(diào)，在現(xiàn)場系統(tǒng)調(diào)試時常常卡口。在現(xiàn)場采取應急措施，此時所采取措施常常是不十分完善的治標不治本小倉貼。系統(tǒng)不耐用也就自然的了，反倒使工程日后無形的維護費用變大，似乎和前期項目投入是互不關(guān)聯(lián)的兩家之的事。其實質(zhì)原因問題還是在自身，非常值得我們反思。

我們對那些可“精簡多余”接口部件進行分析研究后又在工業(yè)現(xiàn)場實地試驗后方知,它在構(gòu)成系統(tǒng)整體集合時存在的必要性，選好對應匹配的接口,是對系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的可靠保障。尤其是精確度要求比較高的機械電氣合一的數(shù)控項目中尤為重要。

為此我們引進了國際上先進而又成熟的接口技術(shù)，吸收消化了許多針對性細節(jié)的處理方法。專門設(shè)計了半國產(chǎn)化的MHM-02A/B型雙高速光柵隔離耦合器接口模塊和MHM-06雙高速差模信號轉(zhuǎn)換器接口模塊，而且分別還有多種輸入輸出方式組合，可以滿足國內(nèi)外現(xiàn)有各種形式的旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與各種PLC控制器的要求。它已經(jīng)在許多PLC數(shù)控系統(tǒng)上，尤其是在那些“問題系統(tǒng)”上、和在老系統(tǒng)進行數(shù)控改造項目上，實際應用得到了驗證。使許多項目控制精度有非常顯著提高，使理論設(shè)計精度與實際得到的效果完全吻合。的確是“多”而不“余”，著實能解決掉問題，起到事半功倍立竿見影的效果。從而再回首發(fā)現(xiàn)國際上許多著名品牌的產(chǎn)品為什么和我們的同類產(chǎn)品相比會有相當?shù)牟罹嗄兀考毤毐容^，我們的確是把知其所以，而不知其所以然的精華給忽略掉了。

本智能接口的開發(fā)過程中得到了上海冶金自動化研究設(shè)計院、上海重型礦山機械設(shè)計院、上海機床研究所、上海重礦連鑄技術(shù)工程有限公司、上海電氣股份有限公司、上海交通大學機電控制與物流裝備研究所、美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司、上海新松機器人自動化有限公司、昆山世豐精密機械有限公司、上海魏森自動化科技有限公司、杭州華新科技有限公司、上海喬信精密機械有限公司、南京斯凱汽車設(shè)備制造有責任限公司、圖爾克（天津）自動化系統(tǒng)有限公司、上海內(nèi)燃機研究所、深圳市博聯(lián)達科技發(fā)展有限公司等單位和工程技術(shù)人員的大力支持和協(xié)助,在此表示衷心感謝！

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