淺析PLC高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)誤差及有效克服計(jì)數(shù)誤差的方法
____在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中數(shù)脈沖字技術(shù)是應(yīng)用得越來越廣泛，尤其以PLC可編程序控制器為核心的機(jī)電一體化傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺的應(yīng)用已經(jīng)是必不可少了，應(yīng)用也越來越普及。從而在實(shí)際應(yīng)用PLC高速計(jì)數(shù)器時(shí)往往會(huì)碰到如下一系列問題。如PLC高速計(jì)數(shù)器與輸入的計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)的脈沖電平不匹配，旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺數(shù)據(jù)輸出是TTL電平，而PLC高速計(jì)數(shù)器為確保工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高抗干擾性能，卻要求接受的是0 - 24v高速傳輸脈沖信號(hào)、有的編碼器為了提高編碼傳輸可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對(duì)稱反相的差分編碼計(jì)數(shù)脈沖或者是提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對(duì)稱反向的正弦矢量差分、差模信號(hào)，其適合干擾比較大的場(chǎng)合選用。因?yàn)椴罘中盘?hào)比較適合遠(yuǎn)傳，尤其是它特有抗共模干擾特性。但PLC高速計(jì)數(shù)器恰要求接收的是單相計(jì)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，也就降低了原本應(yīng)有的抗干擾能力（編碼器本因?yàn)橐岣呦到y(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力，而提供的差模雙相計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)）進(jìn)行計(jì)數(shù)。
____又如在應(yīng)用旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺的場(chǎng)合是非單方向勻速運(yùn)動(dòng)的，其運(yùn)動(dòng)速度是時(shí)快時(shí)慢、時(shí)動(dòng)時(shí)靜止、時(shí)正時(shí)反的不確定性、或者在運(yùn)動(dòng)速度非常低的場(chǎng)合，又如旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺低速運(yùn)行時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)正確，速度高一些計(jì)數(shù)就出錯(cuò)，會(huì)漏計(jì)許多脈沖，盡管所選用的PLC高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)響應(yīng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于編碼器的運(yùn)動(dòng)頻率。如果編碼器沒有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，接口沒有匹配處理好，或者脈沖數(shù)據(jù)傳輸距離稍長些，脈沖傳輸就會(huì)出現(xiàn)延遲、脈沖傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生脈沖波形奇變，那是非常容易發(fā)生計(jì)數(shù)誤差的。
____還有許多應(yīng)用場(chǎng)合雖然計(jì)數(shù)脈沖頻率不高，而忽略了PLC高速脈沖計(jì)數(shù)器對(duì)計(jì)數(shù)脈沖的前后沿口是有速率要求的（脈沖形成的上升、下降沿口響應(yīng)速度要陡峭）。尤其是在應(yīng)用線數(shù)比較高的編碼器時(shí)，在低速運(yùn)行時(shí)，由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)必然產(chǎn)生細(xì)微斗動(dòng)或者編碼器前級(jí)安裝有變速齒輪，就很容易會(huì)引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。還有長期機(jī)械運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生機(jī)械磨損，使間隙變大也會(huì)引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒口。又因?yàn)樵诠I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾是錯(cuò)綜復(fù)雜的，由來自控制現(xiàn)場(chǎng)如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)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(fù)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(jì)數(shù)脈沖上，產(chǎn)生了寄生毛刺信號(hào)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(huì)導(dǎo)致PLC高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)精度不穩(wěn)定、不可靠、產(chǎn)生累計(jì)誤差、還經(jīng)常會(huì)碰到偶發(fā)性的計(jì)數(shù)出錯(cuò)等一系列問題。因此許多部件在實(shí)驗(yàn)室做模擬試驗(yàn)時(shí)是完好無誤的，而一旦到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)種種不正常的現(xiàn)象。這往往是因?yàn)楹雎粤讼到y(tǒng)設(shè)計(jì)的整體概念，各個(gè)小系統(tǒng)與小系統(tǒng)之間的不匹配所產(chǎn)生的系統(tǒng)性干擾。它會(huì)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(jì)精度與實(shí)際得到的效果差距甚遠(yuǎn)。有時(shí)誤認(rèn)為PLC高速計(jì)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(duì)這些在國內(nèi)電氣系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中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(jìn)的大系統(tǒng)集成項(xiàng)目，自動(dòng)化控制程度比較高的比較經(jīng)典的控制系統(tǒng)時(shí)。發(fā)現(xiàn)有許多是常被我們?cè)O(shè)計(jì)師所忽略的細(xì)節(jié)---中間接口，往往被認(rèn)為是"多余"的或者是認(rèn)為可以"節(jié)省"開銷的部件，似乎那些接口件去掉后照樣可以工作，有些接口部件在當(dāng)下去掉確實(shí)一時(shí)是反映不出有無的變化，以及它存在的必要性。尤其是在當(dāng)前市場(chǎng)競爭白熱化，項(xiàng)目比價(jià)競爭成為競標(biāo)首選的不明智壓力下。常常是會(huì)在做設(shè)計(jì)時(shí)從成本角度考慮被"精簡"掉了。從而隱埋潛伏了隱性問題，往往會(huì)形成許多國產(chǎn)化系統(tǒng)先天不足后天失調(diào)，在現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)常常會(huì)被卡口。而在調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)尋找采取應(yīng)急措施，此時(shí)所采取措施常常是不十分完善的治標(biāo)不治本?quot;小瘡貼"。系統(tǒng)不耐用也就自然的了，反倒使工程日后無形的維護(hù)費(fèi)用變大，似乎前期項(xiàng)目投入負(fù)責(zé)到可用與后期系統(tǒng)的耐用，是互不關(guān)聯(lián)的兩家之的事。其實(shí)質(zhì)原因問題還是在自身，為什么就邁不過這一道檻呢？非常值得我們反思。
____我們對(duì)那些可被"精簡多余的"接口部件進(jìn)行分析研究后又在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地試驗(yàn)后方知,它在構(gòu)成系統(tǒng)整體集合時(shí)有存在的必要性，選好對(duì)應(yīng)匹配的接口,保持各個(gè)小系統(tǒng)相對(duì)的獨(dú)立性是確保大系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保障。也給以后系統(tǒng)升級(jí)預(yù)留了必要的空間，尤其是精確度要求比較高的，技術(shù)更新比較快的機(jī)械電氣合一的數(shù)控項(xiàng)目中尤為重要。
____為此我們引進(jìn)了國際上先進(jìn)而又成熟的接口技術(shù)，吸收消化了許多針對(duì)性細(xì)節(jié)的處理方法。專門設(shè)計(jì)了目前半國產(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(hào)轉(zhuǎn)換器接口模塊，而且分別還有多種輸入輸出方式可以組合，可以滿足國內(nèi)外現(xiàn)有各種形式的旋轉(zhuǎn)編碼器、光柵尺與各種品牌PLC控制器匹配的要求。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(jìn)行數(shù)控改造項(xiàng)目上，實(shí)際應(yīng)用得到了驗(yàn)證。使許多項(xiàng)目控制精度和穩(wěn)定可靠性有非常顯著提高，使理論設(shè)計(jì)精度與實(shí)際得到的效果完全吻合。好接口的確是"多"而不"余"著實(shí)能解決掉問題，起到了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集成系統(tǒng)為什么會(huì)專門花費(fèi)匹配接口技術(shù)，和我們的同類集成系統(tǒng)相比會(huì)有相當(dāng)?shù)牟罹嗄兀考?xì)細(xì)比較，我們的確是把一些知其所以，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(dòng)化研究設(shè)計(jì)院、上海重型礦山機(jī)械設(shè)計(jì)院、上海機(jī)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(xué)機(jī)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(jī)器人自動(dòng)化有限公司、昆山世豐精密機(jī)械有限公司、上海魏森自動(dòng)化科技有限公司、杭州華新科技有限公司、上海喬信精密機(jī)械有限公司、南京斯凱汽車設(shè)備制造有責(zé)任限公司、圖爾克（天津）自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司、上海內(nèi)燃機(jī)研究所、昆山華恒焊接股份有限公司、深圳市博聯(lián)達(dá)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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