淺析ＰＬＣ高速計數器的計數誤差及有效克服計數誤差的方法

作者： 2013年07月22日來源：瀏覽量：

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在應用PLC高速計數器時往往會碰到如下一系列問題，計數器與輸入計數脈沖信號的脈沖電平不匹配。如旋轉編碼器、光柵尺數據輸出是TTL電平，而PLC高速計數器為確保工業現場的高抗干擾性能，卻要求接受的是0-24v傳輸脈沖

在應用PLC高速計數器時往往會碰到如下一系列問題，計數器與輸入計數脈沖信號的脈沖電平不匹配。如旋轉編碼器、光柵尺數據輸出是TTL電平，而PLC高速計數器為確保工業現場的高抗干擾性能，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高速計數器要求接收的是單相計數脈沖。而使用者沒有選擇用到合適的轉換接口而放棄了其中一相（編碼器本因為要提高系統工業現場抗干擾能力，而提供的雙相計數脈沖信號）進行計數。

又如在應用旋轉編碼器、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生計數誤差的。還有脈沖數據傳輸距離稍長些，脈沖傳輸過程中會產生脈沖波形奇變。

有許多應用場合雖然計數脈沖頻率不高，而忽略了PLC高速脈沖計數器對計數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），尤其是在應用線數比較高的編碼器在低速運行時，由于機械運動必然產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鋸齒口。還有長期機械運動產生機械磨損，使間隙變大也會引起編碼脈沖前后沿口上出現鋸齒口。

在工業現場的干擾是錯綜復雜的，由來自控制現場如電動機的啟動停止、大電流接觸器的切換、可控硅的調相干擾、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脈沖上，產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高速計數器的計數精度不穩定、不可靠、產生累計誤差、經常會碰到偶發性的計數出錯等一系列問題。

所以許多部件在實驗室做模擬試驗時是完好無誤的，而一旦到了工業現場卻出現種種不正常的現象。這往往是因為忽略了系統設計的整體概念，各個系統與系統之間的不匹配所產生的系統性干擾。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置的功能，卻發揮不了本該提高精度的效果。即理論設計精度與實際得到的效果差距甚遠。有時誤認為PLC高速計數器質量有問題、編碼器有故障、碼盤線數還不夠多……。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電氣系統、工業自動化控制系統普遍存在而又常見的有共性的技術問題，專門精心比照分析，研究了許多國外引進的大系統集成項目，自動化控制程度比較高的比較經典的控制系統時。發現有許多是常被我們設計師所忽略的細節，往往認為是“多余”的或者是認為可以“節省”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化系統先天不足后天失調，在現場系統調試時常常卡口。在現場采取應急措施，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聯的兩家之的事。其實質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現場實地試驗后方知,它在構成系統整體集合時存在的必要性，選好對應匹配的接口,是對系統長期穩定運行的可靠保障。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，吸收消化了許多針對性細節的處理方法。專門設計了半國產化的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，可以滿足國內外現有各種形式的旋轉編碼器、光柵尺與各種PLC控制器的要求。它已經在許多PLC數控系統上，尤其是在那些“問題系統”上、和在老系統進行數控改造項目上，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。從而再回首發現國際上許多著名品牌的產品為什么和我們的同類產品相比會有相當的差距呢？細細比較，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。

本智能接口的開發過程中得到了上海冶金自動化研究設計院、上海重型礦山機械設計院、上海機床研究所、上海重礦連鑄技術工程有限公司、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、美特斯工業系統（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、南京斯凱汽車設備制造有責任限公司、圖爾克（天津）自動化系統有限公司、上海內燃機研究所、深圳市博聯達科技發展有限公司等單位和工程技術人員的大力支持和協助,在此表示衷心感謝！

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