מדריך מקיף ל- Incremental קודים ומקרי השימוש שלהם אוטומציה תעשייתית

עמוד השדרה של Precision Motion: Encoders in Industrial Automation

אוטומציה תעשייתית מודרנית תלויה ביכולת למדוד ולשליטה באופן מדויק ולשלוט בתנועה.מהספייד המהירים של מכונת CNC למקם את המיקום העדין של זרוע רובוטית, משוב מדויק הוא לא ניתן להשגה. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מדריך זה מספק מבט מקיף על קודרים מצטברים – איך הם עובדים, מפרטים מרכזיים שלהם, כיצד לבחור את המודל הנכון, ואת היישומים הנפוצים ביותר שלהם באוטומציה תעשייתית.אם אתה מעצב מערכת בקרת תנועה חדשה או מתקשה לפתור קיים, הבנה קודקודים מצטברים היא חיונית.

מה זה Encoder?

קודר מצטבר הוא מכשיר שיוצר מספר קבוע של הדופק החשמלי למהפכה של הפיר (או לעקירה ליניארית במקרה של קודים ליניאריים) הדופקים הללו מייצגים תנועה יחסית: על ידי ספירת אותם, מערכת בקרה יכולה לקבוע כמה רחוק הפיר פנה מנקודת התחלה ידועה.

קודים של המערכת זמינים בתצורה של ריק ו ליניארית. . רוטרי קודמרס הם הנפוצים ביותר והם המוקד של מאמר זה.הם משמשים יישומים שבהם עלות, גודל ופשטות חשובים, והיכן שלב אחד של זמן ההתייחסות בסטארט-אפ הוא מקובל.

כיצד קודים חזקים עובדים

מערכת ההפעלה Principle

בלב של מקודמת רוטרית טיפוסית היא דיסק עם שינוי פלחי שקוף ואופיק (בקודים אופטיים) או קוטעים מגנטיים מצפון ודרום (בקוד מגנטיים) חיישן - אופטי או מגנטי - קורא את התבנית כמו הדיסק מסתובב.כל מעבר מ ⁇ (או צפונה כדי לייצר דופק.

ערוצים: A, B, Z

רוב קודקודים מצטברים מספקים שלושה ערוצי פלט:

(ב) ,0) ,(Channel AFLT:1) - רכבת הדופק העיקרית. Pulses מתרחשת ב- PPR הדירוג של ה-PPR.
(FLT:0)Hannel BFLT:1 - רכבת הדופק שנייה, החל מ-90 מעלות חשמל מערוץ A.השלב בין A ל- B מאפשר לבקר לקבוע את הכיוון של הסיבוב.
(FLT:0Channel Z (Index)cioFLT:1) - דופק אחד למהפכה, בדרך כלל מתואם עם עמדה מכנית מסוימת. הדופק Z משמש כדי לאפסת את עמדת הנגד, מתן נקודת התייחסות לעמדה מוחלטת לאחר הרציחות.

תגית: Quadrature Output

השינוי של שלב 90 מעלות בין A ו- B נקרא quadrature.על ידי ספירת נקודות על שני הערוצים (4x interpolation), בקר יכול להשיג ארבע פעמים את החלטת הבסיס של קודר PPR. לדוגמה, 1000 PPR encoder יכול לספק ביעילות 4000 ספירות למהפכה כאשר מפולת quadrature מופעלת.

סוגי אותות

קודים של קודים מזהמים במספר פורמטים חשמליים:

(ב) ⁇ :0 ⁇ -Pull (HTL) ⁇ 1) מתאים לריצה ארוכה יותר של כבלים וסביבות רועשות; נפוץ ביישומים תעשייתיים.
(FLT:0)Line Driver (RS422, TTL)OVAFLT:1 - אותות שונים הדוחים רעש ותמיכה בתדרים גבוהים מאוד; נדרש עבור יישומים מהירים או למרחקים ארוכים.
(FLT:0) איסוף פתוח (NPN או PNP)IRLT:1 - פשוט וחסכוני אך פחות רעש-אימיוני ומוגבל בתדירות התפוקה.

תכונות מפתח וספקנות

בחירת קוד הקידוד הימני דורש הבנה של כמה פרמטרים של ביצועים:

החלטה (Puls Per Revolution)

ההחלטה היא מספר הדופקים שנוצרים למהפכת פיר מלא.ערכים משותפים נעים בין 100 PPR ללמעלה מ-10,000 PPR. החלטה גבוהה יותר מספקת משוב עמדה בסדר גודל, אך דורש רוחב פס גבוה יותר במערכת הבקרה, וייתכן כי הם מוגבלים על ידי תדירות חשמל מקסימלית.

תדירות התגובה המקסימלית

מפרט זה מגדיר את תדירות הדופק הגבוהה ביותר את קודר יכול להיות פלט אמין.זה פונקציה של אלקטרוניקה וטכנולוגיה רגישה. עבור פירים מהירים במהירות גבוהה, תדירות תגובה גבוהה חיוני כדי למנוע אובדן הדופק.היחסים הם: מקס RPM = (מקס תדירות / PPR) * 60.

הגנת הסביבה (IP Rating)

סביבות תעשייתיות לחשוף קודים לאבק, לחות, שמן, ולשטוף כימיקלים.דירוגי IP כגון IP65, IP67 או IP69K מצביעים על רמת החותמת.

טמפרטורה

Encoders חייב לפעול באופן אמין בטמפרטורה של היישום. , קודים תעשייתיים סטנדרטיים מכסים בדרך כלל -20 מעלות C ל +85 מעלות צלזיוס. טווחי טמפרטורה מורחבים זמינים לסביבות קיצוניות.

הרהורים ו-Shaft Type

תצורה משותפת כוללת פיר מוצק עם משטח של חיפוי, פיר חלול (באמצעות-bore או עששת עיוורת), ו-servo עלה.כל אחד מתאים ממשקים מוטוריים ומכניים שונים.

הנהגים בחוץ

כאמור, הבחירה בין דחיפה לטהור (HTL), נהג קו (TTL/RS422), או אספני פתוח משפיע על חסינות רעש, אורך כבל, והתאמה עם הבקר המקבל.

סוגים של קודים

קודים אופטיים

קודים אופטיים משתמשים במקור אור (LED), דיסק קודר, ופוטטקטים.הם מציעים את ההחלטה והדיוק הגבוה ביותר, לעתים קרובות מעל 10,000 PPR. עם זאת, הם רגישים למזהמים כגון אבק ושמן, אשר יכול לחסום את הדרך הקלה.

קוד מגנטי

קודים מגנטיים משתמשים בדיסק מגנטי ואפקט הול או חיישנים מגנטיים.הם חזקים יותר מפני אבק, לחות, וזעזוע מאשר קודרים אופטיים.ההחלטה היא בדרך כלל נמוכה יותר, אך מספקת עבור יישומים תעשייתיים רבים.

קודים רגישים

קודים קפצויים מודדים שינויים בכנפיים כסובב מפוספס, הם מציעים קרקע בינונית: חסינות טובה יותר לזיהום מאשר קודים אופטיים, ורזולוציה גבוהה יותר מאשר קודמ מגנטיים.הם גם פחות רגישים להפרעה מגנטית.

קודים אינדוקטיביים

קודים אינדוקטיביים משתמשים בשינויים בחינוך שנגרם על ידי מטרה מתכתית.הם מאוד מוטרדים ומסוכנים לאבק, לחות וטמפרטורות קיצוניות.החלטה מתונה, מה שהופך אותם מתאימים ליישומים כבדים כמו עיבוד פלדה וכרייה.

שימוש במקרים נפוצים באוטומציה תעשייתית

סרבו וסטרפר מוטורס

קודים של אינפורמטיבי מספקים לולאה משוב לשליטה מוטורית סגורה. במערכות סרבו, הם מדווחים על מיקום בפועל ומהירות לכונן, אשר משווה ערכים אלה לנקודות הקומנדו ומתאים את הנוכחי בהתאם. במערכות שלב, מקודש יכול לזהות צעדים מפספסים ולאפשר זיהוי דוכנים.זה קריטי רובוטי, CNC machining, ו-בחירת ציוד.

מיקום ואינדקס

מערכות מיקום אוטומטיות - כגון שולחנות אינדקס רוטארי, שקופיות ליניאריות ורובוטים הגנריים - על קודים מצטברים לתנועה חוזרת.רצף הההות בסטארט-אפ קובע התייחסות, וצעדים הבאים מבוצעים ביחס לאותה התייחסות עם דיוק גבוה.

המונחים: material Handling

במערכות משדרות, קודרים מודדים מהירות החגורה ו מסונכרנים מספר כוננים, הם משמשים גם בהטנים, מטיפים ומעבירים מצטברים כדי לעקוב אחר מיקום המוצר.

חבילות מכונות

קווי אריזה דורשים תזמון מדויק עבור האכלה הסרט, חותם, חיתוך, ולייבל. קידודים בעוביות על פיר הכונן הראשי לספק את ההתייחסות המיקום עבור כל פעולות מטה הזרם.הם מאפשרים התאמה מהירה בין מראפים להזנה ותחנות עטיפה.

טקסטיל, הדפסה, והמיר

בתהליכים המחוברים לאינטרנט - הדפסת הודעות, מלוטשים, סלטרים, ו-Rewinds - קודקודים מצטברים מודדים מהירות אינטרנט ואורך.הם גם שולטים דיוק רישום על ידי מעקב אחר המיקום של סימני הדפסה ביחס לחיתוך או מתקפל תחנות.

מעלית ושמיכות

מערכות מעלית משתמשות בקודים מצטברים כדי לפקח על מהירות המכונית ומיקום. בשילוב עם חיישן רצח בנחת תחתית או העליונה, הן מספקות פרופילים של רצפת הרצפה המדויקת וההאצה חלקה / השמצה.

רוח ואנרגיה סולארית

בטורבינות רוח, קודרים מודדים מהירות רוטטור ומיקום יוֹ.במסלולים הסולאריים, הם מבטיחים לוחות לעקוב אחר הנתיב של השמש.סביבה החיצונית הקשה דורשת טכנולוגיה מגנטית או קודטיבית חזקה.

מעבדה ואוטומציה רפואית

קודים אופטיים ברזולוציה גבוהה משמשים ב-Crefuges מעבדה, סורקים רפואיים ומערכות טיפול נוזלי אוטומטיות שבו דיוק ונקיות הם ראשוניים.

יתרונות ומגבלות

יתרונות

(FLT:0) High ResolutionveFLT:1) - קודים אופטיים להשיג החלטה טובה מאוד, המאפשרת מיקום תת-מיקרוני במערכות ליניאריות.
(ב) ⁇ :0) קופים-אווירה-יפויטיביים (FLT:1) – קודים של האי-זמנית הם יקרים באופן משמעותי פחות מאשר קודקודים מוחלטים לרזולוציה שווה ערך.
(FLT:0)Simpleische InterfaceFLT:1 - פלט הדופק קל לקרוא עם קלטות נגד סטנדרטיות על PLCs, בקרים תנועה, וכוננים.
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) , SpeedveFLT:1 , הם יכולים לפעול במהירויות סיבוביות גבוהות מאוד, המוגבלות רק על ידי תדירות התגובה המקסימלית.

הגבלות

(FLT:0) אין עמדה מוחלטת ב- Power-UpcioFLT:1) - רצף מקרי רצח נדרש כדי לקבוע התייחסות.זה מוסיף זמן לסטארט-אפ ועשוי לדרוש חיישן בית נוסף.
(ב) ניתן להשחית את אותות הדופק באמצעות רעש חשמלי מכוננים, ממסרים או כבלים סמוכים.
(ב) אם הדופקים אבדו בשל רעש או הפרעה, ספירת המצב נסחף.
(ב) ⁇ :0) רגישות רוחנית (FLT:1) , קודים אופטיים פגיעים לאבק ולנפט. קודים מגנטיים מתנגדים לזיהום, אך מציעים פתרון נמוך יותר.

בחירת ה-Acoder

בחירת קוד נכון עבור יישום כרוך במשקל מספר גורמים:

(FLT:0)Resolution נדרשהFLT:1 - לקבוע את הדיוק הנימוק הנדרש.עבור בקרת מנוע, להתאים את ה- PPR קודר לקיבולת קלט של הכונן.
(FLT:0) תנאי חירום 1FLT - בהתחשב בטמפרטורה, לחות, אבק, רטט וחשיפה כימית. בחר קוד עם דירוג IP מתאים וטכנולוגיה רגישה (מגנטית לקשה, אופטית לניקוי).
(FLT:0)Electrical InterfaceFLT:1 - ודאו לנהג הפלט (HTL, TTL, אספן פתוח) תואם את הקלט של הבקר המקבל.
(FLT:0) הרהרנטיות המכנית (Mechanical MountingFLT:1) - בחר בין פיר מוצק, פיר חלול או דרך-בו על בסיס מנוע או ממשק מכונה.בדוק את קוטר פיר, מפתח ותבנית flange.
(FLT:0Speed ו- FrequentiencyFLT:1) - בדוק כי תדירות התגובה המקסימלית של ה-coder עולה על קצב הדופק הצפוי במהירות מקסימלית.
(FLT:0) ,Connection and CableFLT:1 - שקול סוג המחבר (M12, M23, קק"ל) ואורך כבל.

(ב) להנחיות בחירה מפורטות, יש להתייחס לידע המאפיין של ה-FLT:0 (ה) ל-[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]

שילוב עם מערכות בקרה

קודים של מערכת ההפעלה מחוברים למגוון של מכשירים אוטומציה:

PLCs עם High-Speed Counters

רבים PLCs כוללים קלטות נגד מהירות גבוהה (HSC) אשר יכול לקרוא דופק קודר ישירות. PLC יכול לעקוב אחר מיקום, מהירות, וכיוון פנימי. כמה בלוקים הפונקציה PLC גם להתמודד עם קידוד quadrature.

פיקוח ונהגים

סרבו מניעים ומבקרי תנועה עומדים בדרך כלל מקבלים משוב קודר ישירות.הכונן משתמש אותות קודקוד עבור מהירות שדרה סגורה ושליטה סלקטיבית.כוננים רבים גם סימולציה אותות קודר עבור קריסה למכשירים אחרים.

מודולים נגד ותצוגה

מודולים של נגד ייעודי (למשל, מ-FLT:0) Red Lion Controlsual LionBuildsFLT:1) מקבלים קלט קודר ומיקום תצוגה, מהירות, או אורך על תצוגה מקומית, לעתים קרובות עם פלטי הודעות לממסר לסףי אזעקה.

I/O ו-Cbus

אותות אנקודר ניתן להעביר על רשתות שדהבוס (PROFINET, EtherCAT, Modbus TCP) באמצעות מודולים מרוחקים I / O שקוראים את הקודר וממירים את הדופק שלה לתוך נתונים ברשת.זה מאפשר ניטור מרכזי של מכונות מבוזרות.

התקנה ופתרון בעיות הטוב ביותר

ניקוי טיפים

אל הזר את פיר קודר עם פיר המנוע ל- 0.1 מ"מ כדי להימנע מנושאת ללבוש ולחצים הפיכה.
השתמש הפיכה גמישה אשר להתאים לא נכון, מבלי לשדר רטט.
כבלי קוקודר בנפרד מכבלי חשמל מוטוריים - הפרדה של 20 ס"מ - כדי להפחית את ההתערבות האלקטרומגנטית.
מגנטו את מגן הכבלים בקצה אחד בלבד (בדרך כלל הצד הבקר) כדי למנוע לולאות קרקעיות.
כבלים מאובטחים עם הקלה במתח כדי למנוע נזק מחבר מהדוויטה.

בעיות נפוצות ופתרונות

Symptom	Likely Cause	Remedy
Erratic counts or position drift	Electrical noise on signals	Use twisted-pair shielded cable; install line driver outputs; check grounding
No pulses at all	Power supply issue; damaged sensor or disc	Verify supply voltage; inspect encoder for contamination or mechanical damage
Missing or extra pulses	Misalignment; vibration; worn bearing	Realign coupling; replace encoder if bearing play is detected
Direction reversal not detected	Channel A/B wiring swapped	Swap A and A- (or B and B-) at the controller input
Counts lost at high speed	Exceeding maximum response frequency	Reduce PPR or upgrade to encoder with higher frequency rating

מגמות עתידיות בטכנולוגיית קודר

הנוף האוטומציה התעשייתית מתפתח, וקוקודים מצטברים הם שמירה על הקצב:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) פונקציות אבחון משולבות (FLT:1), קודים חכמים עם ניטור בריאות מובנה (טמפרטורה, רטט, שעות הפעלה) מתעוררים, להאכיל נתונים לתוך מערכות תחזוקה חיזוי.
(FLT:0)IO-Linkive ConnectentialFLT:1 - IO-Link מאפשר תקשורת דו-צדדית בין המקודד לבין הבקר, ומאפשרת תצורה מרחוק ואבחונים על כבל M12 סטנדרטי.
(FLT:0)MiniaturizationFLT:1 - חבילות קודר קטנות יותר (למשל, 11 מ"מ קוטר) מאפשרות שילוב של מנועים קומפקטיים ומכשירים רפואיים.
(ב) [ה]היברידיד Absolute/Incremental DesignsFLT:1] - כמה קודקודים חדשים משלבים פלט הדופק המצטבר עם ספירת ריבוי מוחלט, המספקים הן החלטה גבוהה והן עמדה על אובדן כוח.

מסקנה

קודים של אחריות הם טכנולוגיה בסיסית באוטומציה תעשייתית, מתן משוב בזמן אמת ומהירות שמניע שליטה תנועה מדויקת על אינספור יישומים.פשטותם, affordability, ורזולוציה גבוהה להפוך אותם לבחירה הראשונה עבור מהנדסים עיצוב בקרה מוטורית, מיקום, ותהליך ניטור מערכות. על ידי הבנת עקרונות התפעול שלהם, מפרטים וקריטריונים בחירה, אנשי מקצוע אוטומציה יכול להשתלב בביטחון בקידודים מתקדמים לתוך המכונות שלהם, אמין, מדויק תפעול.

אם אתה מציין קוד עבור כונן חדש או בעיה לפתור קו אריזה, ההכוונה במאמר זה מספק התייחסות מוצקה. עבור קריאה נוספת, לחקור תיעוד היצרן של FLT:0SICKFLT 1 (הראשונה ל-FLT:2DyparnaparcioFLT 3: ו-F:4Line LindeLTF:5:5