增量方波脉冲编码器的抗干扰问题
减少电机编码器信号干扰问题
BH59
BH62 AH46 AH47 CH73 AH51 AH52 AH53 CH75 AH55 BH67 AH57 AH58 BH71 CH79 AH64 AH65 AH66 AH67 BH72 AH73 BH75
否
否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否 否
不同操作要点。
CMTCC
【实施三】
1. 从电气室接地电阻箱的主干接地系统，分别敷设单
独的接地线，为编码器提供独立的专用屏蔽接地线，确 保编码器的专用接地不受干扰。 2. 在编码器信号引入柜，设置专用接地铜排，接地铜 排采取绝缘子与设备接地隔离措施，信号接地铜排不得
与变频电缆平行设置，且距离＞300mm。
1
1 3 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 5 1 2
CH80
AH77 AH78 AH79 CH84 BH79 AH84 CH88 AH86 AH87 BH80 CH89
否
否 否 否 否 否 否 否 否 否 否1 1 1
排
频 N=56 数 56 89.2% 50 45 80.4%
海西50MW塔式光热项目定日镜角度测量研究
海西50MW塔式光热项目定日镜角度测量研究摘要：塔式光热电站中定日镜的精确运行，是整个电站可靠稳定运行的基础；定日镜角度的准确测量值是其运行控制中的关键参数。
本文将以青海海西50MW塔式光热项目设计为依托，对定日镜的运行角度测量进行了研究。
关键词：塔式光热；定日镜；角度测量；编码器；倾角仪；1概述塔式光热电站，通过镜场定日镜聚集太阳光，每一面定日镜都可以自动调整角度，它们将不同时刻的太阳光始终反射到镜场中间的集热塔顶，塔内的熔盐因为吸热而升温，然后再用水冷却熔盐，就能够产生大量蒸汽从而推动汽轮机产生电力。
其中，定日镜设计大小不一，从亮源公司15m2的小定日镜到SENER公司178m2的大定日镜都可见于塔式光热电站中，定日镜的驱动方式，通常小定日镜采用伺服电机驱动，其水平角/俯仰角度与伺服电机旋转圈数直接相关；大定日镜因面积大、整体构架重，通常采用液压驱动装置，其水平角/俯仰角度的需要单独的仪表设备进行测量。
青海海西50MW塔式光热项目镜场定日镜采用西班牙ABENGOA设计方案，单体定日镜面积为139㎡，其水平角测量采用编码器，定日镜的俯仰角测量采用倾角仪。
2、编码器2.1 编码器的原理以光电式编码器为例，光电编码器是一种常规的角位移传感器，其结构通常是在一个圆盘上开有若干的条形狭缝，然后在圆盘的一侧设置发光器件，另外一侧设置光敏器件，当光电盘旋转时，在光敏器件上就可以得到与旋转角度相对应的脉冲信号。
光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置组成，光栅盘由塑料或者玻璃制作而成，光栅盘上面间隔排列着一系列透光和不透光的线或者槽，在伺服系统中，光栅盘与电动机同轴使得电动机的旋转带动光栅盘的同步旋转，发光体光路被码盘上间隔排列的线或者槽遮断，再经光电检测装置转换后输出两路典型的方波 A 和 B 正交脉冲，根据该信号的每秒脉冲数即可计算出当前电动机的转速。
光电编码器的码盘输出两个相位差相差90°的光码，根据双通道输出光码的状态的改变，即可判断出电动机的旋转方向。
基于FPGA的光电编码器电路抗干扰设计
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有无高频振动时， 、 Ａ Ｂ输出信号的波形．
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作者简介 ： （９ ８ ） 女 ， 马利 １７ 一 ， 辽宁黑山人 ， ， 讲师 博士研究 生 ， 从事片上系统研究 收稿 日期 ：０ ０—０ ２１ ３—１ ８
第 ３期
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利， ： 于ＦＧ 等 基 Ｐ Ａ的光 电编码器 电路抗干扰设计
２５ ４
２ ＦＡ 抗 扰 计 Ｐ 的干设 Ｇ
为 了实现抗干扰 ， 本文提 出了基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ技
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Ｖ Ｄ 语言描述 ． ＨＬ 具体框图见图 ２ 所示．
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图 ２ 光 电编码器接 口电路设计框 图
器 ， 目前应 用最多 的传感器 ， 是 广泛 应用 于需要检
在光电编码器应用中， 由于强电磁干扰会使 Ａ相和 Ｂ相信号 中叠 加一 些 干 扰脉 冲 ； 外 由于 另 振 动的存在 ， 构成 光 电编 码 器 的主码 盘被 激起 而
附加 了瞬 间的高 频振 动． 动导 致 编码 器 的 主码 振 盘 和鉴相盘 的光缝之 间不再保 持原有 严格 的相差
且 电路 复杂 ； 而软件 方 式 降低 了系 统控 制 的实 时
１４节距关系， ／ 因此 ， 、 Ａ Ｂ两相输出信号在发生瞬 间高频振动的时间不再保持 ９ 。 Ｏ 的相差 ， 电编 光 码器 的输 出也 不再 是 原有 规 范 的方 波 信号 ， 瞬 在 间振动 的时刻 ， 有一个 方波 周期 内可 能包 含 几 原
Ｇ Ａ的光电编码器抗干扰 电路设计． 应用 Ｖ Ｌ语言对光电编码器 电路进行描述 ， ＨＤ 加入分频模块 、 波模块 滤 提高电路抗干扰性能 ， 并对四倍频电路和计数 电路进行 了改进 ， 给出了时序仿真 图和资源使用情 况． 应用 结果表明系统的抗干扰设计效果 良好 ， 高了系统可靠性． 提
闲聊EMC（十六）--典型问题五：编码器干扰问题（二）
闲聊EMC（⼗六）--典型问题五：编码器⼲扰问题（⼆）在编码器⼲扰问题1推⽂中给⼤家介绍了有关影响编码器的⼏类情况，需要的EMC安装及概述的模拟测速机的⼲扰，在本次推⽂中我们将给⼤家提供⼀些典型的现场应⽤案例。
3.现场案例及分析解决3.1由于机械安装等原因造成的脉冲丢失的问题Case1：某钢⼚热连轧精轧机架F1主传动交交变频系统：编码器系统采⽤霍伯纳增量式编码器。
在设备调试期间，变频器设置为I/F运⾏模式（此模式：⽆编码器运⾏，测试的⼀个重要内容在设定频率下，观测编码器反馈信号的极性，⼤⼩及稳定程度等）。
电机的基本数据：额定转速100rpm，额定频率6.67Hz，电机极对数4.在设定频率为0.125Hz时电机转速对应转速⽉为6.3rpm，此时发现电机每转⼀圈，来⾃于编码器的速度实际值出现跌落尖峰。
Case2：直流调速装置在做弱磁优化过程中编码器监控故障⽆测试⽅式运⾏测试下观测编码器反馈的信号r0061，如图观测到速度实际值出现回零的速度跌落。
并且均匀的周期出现跌落的情况。
Case1,2问题的分析：出现此类编码器信号跌落的频率与电机转速实际值存在⼀定对应关系，⼀般说明编码器在某些位置上的光栅信号出现问题。
造成这样的问题的主要原因在于编码器安装过程中出现敲击，冲撞等机械损伤，从⽽影响编码器的光电系统引起相关问题。
解决问题：由于硬件的损伤，只能进⾏更换！3.2由于电磁⼲扰造成的编码器信号不稳定的问题Case1：原料⾃动化⽴体仓储定位控制，采⽤SSI编码器，现场出现位置给定与实际值之间偏差较⼤的故障。
Case1的问题分析：现场⼯程师通过变频器是否使能脉冲观察SSI编码器的时钟信号。
变频器未使能情况下的SSI信号变频器使能情况下的SSI信号通过判断，SSI编码器的时钟信号在变频器使能的情况下出现了“⽑刺”：⼲扰源：变频器；耦合路径：交变强电场耦合⾄编码器信号回路；受扰体：编码器信号。
检查电缆的屏蔽接地情况：SSI信号电缆屏蔽层没有可靠焊接到SUB-D接⼝⾦属壳上。
编码器信号电缆与传输抗干扰的十个问题讨论,可以说很详细了!
编码器信号电缆与传输抗干扰的十个问题讨论，可以说很详细了！自动化行业里某些人对编码器的重视程度还很不够，更别说对一根编码器信号电缆了，“双绞屏蔽”“越粗越好”“接地接地再接地，看见空的就接地”看似有多简单?但这些模糊甚至有错误的对电缆的理解，问题是到了现场干扰的出现，往往就是从一根简单的电缆和接法就理解错了开始的。
其实编码器信号电缆技术含量颇高，其中包含了物理学基础和材料学知识等，越是基础的东西离物理学原理越近，需要理解原理结合基础原理和实验室试验及现场实践验证，而不再是只靠产品说明书手册了。
德国海德汉编码器对于信号电缆一直有严格指定的要求。
而我无法在这里一次给出标准答案，我没有足够的实验室条件，只有从电磁波信号原理推演。
只是依据十二年前向一家外企电缆厂家定制做过一根编码器电缆。
这家外企电缆厂原来就有电缆，但我按照对海德汉电缆的理解提出了针对编码器的专门定制要求，看中的是他们有实验室条件，可以测试和提供我要求的参数，实验参数固定化。
这根电缆我们已经用了12年，大大小小的项目也做了不少，也有很多知情的同行用过并得到了认可，而这家外企转向进入工控领域，做起了机器人电缆也很成功，。
所谓知己知彼百战不殆，在本文我们讨论的是：我们需要先了解编码器信号是什么样的信号，电缆有什么特性，干扰可能是从哪里来，才能根据现场错杂的干扰环境分析出对策。
我这里挑了行业里关于编码器信号电缆认识比较模糊甚至有些错误的十个问题，抛砖引玉提供业内真正是在现场实践者来参考与讨论，也欢迎留言争论。
一，编码器信号是什么?根据我前面文章介绍，编码器信号有很多种类。
这里只讲用的最多的增量脉冲信号和数字串行信号（SSI等信号）,电子开关频率800KHz以下的。
其他的总线信号的电缆、单电缆技术的电缆和工业以太网的电缆不在此文讨论。
（我也还没搞懂呢）这里讲的编码器信号是方波。
但是，电缆线的传导电特性是以电磁波的计算并设计的。
方波并不是单一频率的电磁波，按傅立叶分解，方波是有很多种频率的电磁波的叠加组合，下图演示的是方波最少有N=19个不同频率的电磁波合成的。
编码器的脉冲计数高速计数器小总结
我们一般采用高速输出信号控制步进电机和伺服电机做位置,角度和速度的控制,比如定位,要实现这个目的,我们要知道这几个条件：1、PLC高速输出需要晶体管输出,继电器属于机械动作,反应缓慢,而且易坏2、以PLC为例,高速输出口采用Y0 、Y13、高速输出指令常用的有PLSY 脉冲输出PLSR 带加减速PLSV……可变速的脉冲输出ZRN……原点回归DRVI……相对定位DRVA……绝对定位4、脉冲结束标志位M80295、D8140 D8141 为Y0总输出脉冲数6、在同一个程序里面Y0做为脉冲输出,程序可以存在一次,当需要多次使用的时候,可以采用变址V进行数据的切换,频率,脉冲在不同的动作模式中,改变数据正对上述讲解的内容：我们用一个程序来表示若我们以后可能接触步进;伺服这一块,上述内容,大家一定要熟练掌握在高速计数器与编码器配合使用之前,我们首先要知道是单向计数,还是双向计数,需要记录记录的数据,需要多少个编码器,在PLC中也需要多少个高速输入点,我们先要确认清楚;当我们了解上面的问题以后,参照上题的寄存器分配表得知我们该选择什么高速计数器如：现在需要测量升降机上升和下降的高度,那么我们需要采用双向编码器,即可加可减的,AB相编码器,PLC需要两个IO点,查表得知,X0 X1为一路采用C251高速计数器那么我们可以这样编程,如图开机即启动计数,上升时方向,C251加计数下降时方向,C2 51减计数我们要求编码器转动的数据达到多少时,就表示判断实际升降机到达的位置注意：在整个程序中没有出现X0、X1这个两个软元件是因为C251为X0、X1的内置高速计数器,他们是一一对应的,只要见到c251,X0 X1就在里面了,当然,用了C251以后,X0 、X 1不能在程序里面再当做开关量使用了接线参照下图相对11题定时器和计数器来说,本题目主要是告诉大家学习高数处理的功能PLC内部高速计时器是计数器功能的扩展,高速计数器指令与定位指令使PLC的应用范围从逻辑控制、模拟量控制扩展到了运动控制领域;特点：其最大的特点就是执行的过程中不受PLC的扫描周期影响,而是按照中断方式工作,并且立即输出;之前的题目中,我们说过内部信号计数器,它可以对编程元件X、Y、M、S、T、C信号进行计数;当X信号计数时,要求X的断开和接通一次时间应大于PLC的扫描周期,否则会出现丢步的现象,如果PLC的扫描周期为40ms,则一秒里X的信号频率最高位25HZ;这么低的速度限制了PLC的高速应用范围,如编码器,可以达到10000HZ;编码器后面会讲到我们看高速计数器,可以先参照下面表格图片出处：FX编程手册U:增计数输入;D:减计数输入;A:A相输入;B:B相输入;R:复位输入;S:启动输入;一般不同型号的PLC,可能对应高速计数器的点位控制不一样,首先满足硬件功能;然后在软件上进行实现,两者缺一不可图片出处：三菱编程手册我们现在说说高速计数器与普通计数器的区别：1、高速计数器相对于普通计数器,不受扫描周期的影响,但是,速度还是有限制的;2、多个高速计数输入口,和对应的高速计数器不是任意选择的,由上表得知,他们是一一对应的3、所有高速计数器均为停电保持型,题当前值和出点状态在停电时都会保持停电前的状态,也可以利用参数设定为非停电保持型;4、作为高速计数器的高速输入信号,建议使用电子开关信号,而不要使用机械开关触点信号,由于机械触点的振动会引起信号输入误差,从而影响到正确计数;考考大家的理解能力看了上图,再看后面的内容,我们会不会对高速计数器又一步加深理解编码器是产生脉冲反馈给PLC的检测装置,一般用来检测外围设备走的距离和速度,我们常见的检测位置的元件有：光电编码器、光栅编码器；最常用感应同步器、磁栅编码器、容栅编码器；10年前的产品电位器；30多年前的产品激光干涉仪、机器视觉系统;高精度、高成本旋转式光电编码器原理：光电编码器,是通过光电转换将输入轴上机械几何位移量转换成脉冲数字量的传感器; 光电编码器是有码盘和光电检测装置组成;码盘是在一定直径的透明圆板上等分的印制了若干个细长线,如图,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测脉冲输出信号,即可测量编码器输入轴的转角;通过计算单位时间编码器输出脉冲的个数就能计算出输入轴的转速;增量式编码器：增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲：A、B和脉冲相位差90度,以判断旋转方向,如下图所示;增量式编码器特点：l 构造简单,l 机械寿命长,l 抗干扰能力强,可靠性高；l 缺点是无法输出轴转动角的绝对位置;绝对式编码器：绝对编码器是直接输出数字量的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数;这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码;显然,码道越多,分辨率就越高,对于一个具有N位二进制分辨率的编码器,其码盘必须有N条码道;特点：1.可以直接读出角度坐标的绝对值；2.没有累积误差；3.电源切除后位置信息不会丢失;4.有10位、14位、16位等品种;。
编码器基础知识
增量型和绝对值编码器常见问题（FAQ）编码器业务部目录1增量式编码器 (4)1.1如何选择单圈脉冲数PPR (4)1.2编码器的最大允许单圈脉冲数如何计算编码器的最大允许单圈脉冲数如何计算？？ (4)1.3编码器的最大允许转速为? (4)1.4编码器的接口通信距离可达? (5)1.5是否必须使用屏蔽线缆是否必须使用屏蔽线缆？？ (5)如何有效降低编码器应用时的噪声影响？？ (5)1.6如何有效降低编码器应用时的噪声影响为何要使用柔性联轴器？？ (5)1.7为何要使用柔性联轴器编码器输出的信号是什么意思？？ (5)1.8编码器输出的信号是什么意思什么是门参考脉冲？？ (6)1.9什么是门参考脉冲增量式编码器可兼容何种串行通信方式？？ (7)1.10增量式编码器可兼容何种串行通信方式1.11倍加福RS422编码器的信号电平为编码器的信号电平为？？ (7)输出接口有？？ (7)1.12倍加福编码器的供电-输出接口有1.13什么是差分线驱动输出什么是差分线驱动输出？？ (7)什么是集电极开路输出？？ (8)1.14什么是集电极开路输出什么是图腾柱输出？？ (8)1.15什么是图腾柱输出什么是推挽式输出？？ (8)1.16什么是推挽式输出什么是吸收型输入和源型输入？？ (8)1.17什么是吸收型输入和源型输入什么是正交信号输出？？ (9)1.18什么是正交信号输出1.19正交输出和4倍频什么关系倍频什么关系？？ (9)有何用处？？ (9)1.20反向通道和有何用处什么是参考脉冲？？ (9)1.21什么是参考脉冲为何需要使用上拉电阻？？ (9)1.22为何需要使用上拉电阻更换编码器必须断电停机吗？？ (9)1.23更换编码器必须断电停机吗成什么后果？？ (10)1.24意外将24V DC连接到输出通道会造连接到输出通道会造成什么后果成什么后果编码器故障诊断需要什么检测设备？？ (10)1.25编码器故障诊断需要什么检测设备等级？？ (11)1.26什么是IP等级2绝对值编码器 (12)2.1什么是绝对值编码器? (12)绝对值编码器和增量式编码器的区别是什么？？ (12)2.2绝对值编码器和增量式编码器的区别是什么绝对值编有哪些输出码制？？ (12)2.3绝对值编有哪些输出码制什么是格雷码？？ (13)2.4什么是格雷码2.5如何转换格雷码为二进制码如何转换格雷码为二进制码？？ (13)什么是单圈绝对值编码器？？ (13)2.6什么是单圈绝对值编码器什么是多圈编码器？？ (14)2.7什么是多圈编码器3NAMUR本安型编码器 (15)为何需要它？？ (15)3.1什么是NAMUR 本安型编码器本安型编码器，，为何需要它本安型编码器可以应用于石油精炼厂吗？？ (15)3.2本安型编码器可以应用于石油精炼厂吗3.3什么是隔离栅什么是隔离栅？？ (15)两者有什么区别？？ (15)3.4电器设备分类IIB 和IIC两者有什么区别3.5什么是0区？ (15)3.6如果不便使用隔离栅有其它选择方案吗？？ (16)如果不便使用隔离栅，，有其它选择方案吗隔爆型编码器比较便宜吗？？ (16)3.7隔爆型编码器比较便宜吗1 增量式编码器1.1 如何选择单圈脉冲数PPR选择增量式编码器的单圈分辨率PPR ，须考虑：a. 将所选择的单圈脉冲数PPR 和电机驱动编码器的最大转速综合考虑，计算工作频率，确保其不会引起在最大转速下脉冲输出频率超过编码器的脉冲输出频率和控制器的输入频率。
增量式光电编码器故障诊断
166研究与探索Research and Exploration ·智能检测与诊断中国设备工程 2020.09 (上)增量式光电编码器具有分辨率高、精度高、结构简单等优点，是一种理想的速度传感器，在现有的绝大多数电机控制系统中，常被用来测量电机的实时转速。
增量式光电编码器的故障会产生严重的错误，一旦增量式光电编码器发生故障，使反馈的电机转速错误，可能会导致电机转速不断上升，电机过热，甚至发生烧毁电机或变频器的严重事故。
所以，增量式光电编码器的故障诊断在带有速度反馈的电机控制系统中尤为重要。
本文研究增量式光电编码器故障诊断，实时检测增量式光电编码器的运行状态，绘制光电编码器输出的A 、B 两相方波脉冲信号，判断和指示增量式光电编码器是否发生故障，并在故障诊断实验平台上对本文提出方法进行实验研究，结果表明：本文所提的诊断算法简单，同时，具有较高的诊断精度。
1 编码器工作原理增量式光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测元件和转换电路组成，如图1所示。
码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期。
检测光栅上刻有A 、B 两组和码盘对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。
图1 增量式光电编码器的组成在码盘随被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90°电度角的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理输出方波，可以得到被测轴的转角或速度信息。
增量式光电编码器输出信号波形如图2所示。
2 编码器故障分析增量式编码器属于高精度仪器，往往因为机械装配原因使得码盘损伤或光栅受损错位等，这就会使速度反馈信号出现不同程度的偏差，严重情况下，甚至会导致整个电机控制增量式光电编码器故障诊断杨枭（矿冶科技集团有限公司，北京 100160）摘要：增量式光电编码器是工业现场带有速度反馈的电机控制系统中常用的速度传感器。