高速计数模块的组态方法

　　1　引　　言

　　在位置、速度闭环控制系统中,传感器对运动参数进行测量、处理后,将输出量馈送到控制器中,控制器根据这些信息进行决策和控制[1]。光电编码器是最常用的位置传感器,不仅测量范围大、精度高,而且输出的高频脉冲便于数字处理。但光电编码器的输出脉冲周期小于PLC循环扫描周期(毫秒级),PLC内部计数器难以将其准确计入。高速计数模块弥补了PLC在这　　方面的不足,同时为了提高PLC中CPU的处理速度,高速计数模块内置转速计算子系统。高速计数模块为光电编码器和PLC之间的接口模块,在控制系统组态过程中,它的初始组态优劣直接影响其自身性能,进而影响整个系统的控制指标。本文分析了高速计数模块工作原理和信号测量方法,给出了其初始组态的基本步骤以及参数设置的方法。

　　2　工作原理

　　图1为高速计数模块的基本结构[2],与PLC主系统通过I/O总线进行数据交换。与电机同轴的旋转式光电编码器输出的高频脉冲信号经高速计数模块的数字滤波器滤除其中的干扰信号后,输入至鉴向器中判定转动方向,鉴向器输出信号用于确定计数器的加/减计数方式。计数方式确定后,十进制计数器对滤波后的输入脉冲信号进行检测,每检测到信号上升沿,计数器加/减1。计数器中累加值有三个流向:写入PLC主系统用作位移量输入;转速计算;与预设值寄存器中数值进行比较,每达到预设值便产生中断申请,经过中断屏蔽后,进入PLC主系统执行中断子程序。并可以根据需要随时由PLC或外部对十进制计数器进行复位。计数器中的累加值经过简单计算即可求出位移量,由用户编程完成;而转速计算较为复杂,需要在高速计数模块中采用一定的算法实现。

　　3　信号测量

　　3.1　光电编码器转动方向的判定

　　光电编码器主要由动静光栅组成,当动光栅由转动轴带动旋转时,动静光栅就发生相对运动,从而产生了明暗条纵(莫尔条纹)的运动,用一个或多个光电元件把这种条纹运动检测出来,转变成电信号,信号经过放大、整形,就得到一串脉冲信号[3]。输出脉冲信号类型主要有单相(脉冲和方向)和两相(A、B相位差90°)两种,如图2、3所示。

　　单相输出的方向电平直接输入至高速计数器中(如图2),鉴向器检测到“0”为正转,检测到“1”为反转。相位差90°的两相脉冲输入信号是通过判断A相与B相之间相位关系得出编码器转动方向:当A相超前B相90°时,电机正转;当B相超前A相90°时,电机反转。

　　3.2　位移值测量

　　已知光电编码器的分辨率为N脉冲/转,根据高速计数器计入的脉冲数M: