编码器是怎么影响生产效益的?绝对值编码器对多种马达的控制分析!
对于一台生产设备来说,编码器的成本简直微不足道,市面上便宜的编码器几百元,贵的几千元甚至上万元,看上去好几十倍,也不过相当多万把块钱的差价而已,就算数量再多,和设备产线的成本来比,简直是九牛一毛。 那么这看上去微不足道的部分,不同类型的编码器的选择,会对设备的性能和生产效益有什么影响,这就是我们讨论的话题。 适用于单独使用的编码器,也适用于伺服电机自带的编码器反馈。
增量型编码器的编码是通过在运动中发送脉冲累加的,在断电后是无法记忆位置的,在重新上电后,编码器数值永远从零开始记录。 因此,对于使用增量型编码器的设备,需要在设备上电开机后进行编码器回原点的初始化操作,通常这样的动作就是手动操作让编码器工位慢速找到基准位置(比如限位)。这个技术上称为“homing”“寻参”“回零”...... 可想而知,这样的操作是影响设备开机时间的,每次设备开机时都需要消耗几分钟时间开始正常生产。
打个比方,设备产能是1000元/分钟,每次开机回原点操作需要5分钟,设备每年各种断电开机20次(包括维修和故障等),那么在设备初始化的操作上,就是每年10万元的花费。 是不是很吓人?
所以,通常在有限行程范围内的往复运动位置测量反馈尽量不使用增量型编码器,而采用***型位置反馈。***型编码器的位置编码是通过编码器内部电路基于位置直接获得的,不依赖于外部电源,因此其断电后依然可以测量和读取位置值,只是因为系统断电,其无法将编码反馈给设备系统。 那么是不是使用***型编码器,就可以省去设备回原点初始化动作了呢? 那还要看***型编码器的圈数。如果使用的***型编码器圈数无法覆盖运动行程,那么上面的初始化动作并不能省略。所以很多时候,使用单圈***值编码器和增量型编码器在这上面并没有太大区别。
是否需要电池 ***值型编码器能够不依赖外部电源记录编码,有时是需要借助电池的。然而电池寿命就称为经常被诟病的部分。编码器电池如果没电了,那么***型编码器就和增量的没啥区别了。换电池的过程必然是影响设备生产的,只是其发生的频次可能并不高,比如一年换一次电池。但每次更换的时间就很不确定了,更换编码器电池本身并不麻烦,麻烦的是从库存里找备件电池的过程。而且电池是很难备的,因为仓库里放很久的电池很电量如何也是个问题。
还是用刚才的例子,设备产能是1000元/分钟,每次更换电池需要15分钟(包括从仓库领备件的时间),电池每年更换一次,那么更换电池操作上,就是每年每台编码器 1.5万元的花费。所以,寿命长、性能佳的编码器电池真的是很贵的。 于是,现在有些***型编码器是不需要使用电池的,主要是一些正余弦编码器,如:EnDat/Hiperface Steggman,这样就再也不用考虑电池寿命的问题了。
当然,通常这样的编码器也不便宜的。 所以,别小看微不足道的小部件,看似不大的变化,涉及金额也不大,可是却对产能效益影响不小。在我们的生产设备中,这样的小部件的还有不少,我们以后慢慢聊。 ps:上面说使用了***型编码器,可以减少在设备断电开机后设备运行前的回原点初始化工作,但并不意味着设备不需要有回原点功能。因为,当设备传动部件拆解重新组装后(如在整修时),编码器记录编码和机械实际坐标的相对位置就丢失了,需要在调试开机时重新做初始化。
绝对值编码器可以对多种马达进行控制
绝对值编码器,用于检测(检查并测试)旋转运动系统的位置和速度。绝对值编码器可以对多种马达控制应用实现闭环控制,诸如开关磁阻电机和交流感应电机。
典型的绝对值编码器包括一个放置在马达传动轴上的开槽的轮子和一个用于检测(检查并测试)该轮上槽口的发射器/检测器模块。绝对值编码器广泛应用于水利、轻工、机械、冶金、纺织、石油、航空、航海等行业。具体到工程项目类如:回转台、闸门开度、阀门开度、提升机吊车定位、行车定位、物位测量、导弹发射角度定位、导弹空气舵测量、电子经纬仪等高精度测量定位场合。通常,有三个输出,分别为:A相、B相和索引,所提供的信息可被接收,用以提供有关电机轴的运动信息,包括距离和方向。
A相和B相这两个通道间的关系是惟一的。绝对值编码器码值"跟被测"位置"对应是唯一的,具有"断电记忆"功能,无旋转测量积累误差,在"一个循环"内用于测控领域比增量编码器优越,可加前减速箱调节量程。如果A相超前B相,那么电机的旋转方向被认为是正向的。如果A相落后B相,那么电机的旋转方向则被认为是反向的。第三个通道称为索引脉冲,每转一圈产生一个脉冲,作为基准用来确定绝对位置。编码器产生的正交信号可以有四种各不相同的状态。请注意,当旋转的方向改变时,这些状态的顺序与此相反。编码器捕捉相位信号和索引脉冲,并将信息转换为位置脉冲的数字计数值。通常,当传动轴向某一个方向旋转时,该计数值将递增计数;而当传动轴向另一个方向旋转时,则递减计数。选择;x4 ;测量模式,QEI逻辑在A相和B相输入信号的上升沿和下降沿都使位置计数器计数,可以为确定编码器位置提供更高精度的数据。
绝对值编码器接口模块提供了与增量式编码器的接口。增量型编码器编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者称为码盘,后者称码尺.按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种.接触式采用电刷输出,一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是"1"还是"0";非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是"1"还是"0"。QEI由对A相和B相信号进行解码的解码逻辑以及用于累计计数值的递增/递减计数器组成。