绝对值编码器信号及与后续设备的连接

1、绝对值编码器信号及与后续设备的连接：上篇说到绝对值编码器内部由于是多码道读数，数值是以2的0次方到2的n-1次方的编码，故它的输出不同于增量的脉冲输出，以物理器件分类来看，可分为并行输出、串行同步输出、串行异步总线式输出、转换模拟量输出等。一并行输出：多少位（码道）绝对值编码器就有多少根信号电缆，每根电缆代表一位数据，以电缆输出电平的高低代表1或0，物理器件与增量值编码器相似，有集电极开路NPN、PNP、差分驱动、推挽HTL等等，分高电平有效或低电平有效来针对PNP或NPN的物理器件格式。推挽式输出信号电压较高，电压范围宽，器件不易损坏，与PNP和NPN都兼容，并行输出的应尽量选用这种输出。并行输出一般以格雷码的数学形式输出，所以在过去就直接被称为格雷码编码器了。对于位数不高的绝对值编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入后续设备如PLC或上位机的I/O接口，有多少位就要连接多少个点，直接读取电平的高低，输出即时，连接简单。但是并行输出有如下问题：1。必须是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间里造成错码。2。占用多点接口，所有接口和电缆必须确保连

2、接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码而无法判断。3。传输距离不能远，对于不同物理器件传输的距离不同，一般在10米内使用，对于复杂环境，最好有隔离。4。对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度及可靠性隐患，同样，对于编码器，要同时有许多节点输出，尤其是高位或多圈编码器，器件集中在编码器内部，增加编码器器件的故障损坏率。推荐的并行绝对值编码器型号：GAS60 R13 E10 PB -13位单圈并行推挽式输出 GAS60 R16 E10 PB -16位单圈并行推挽式输出 GMS60 R12 E10 PB -12位单圈并行推挽式输出多圈绝对值编码器不推荐用此输出形式。二。同步串行界面（SSI）输出：串行输出就是数据集中在一组电缆上传输，通过约定，在时间上有先后时序的数据输出，这种约定称为通讯规约。串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了，一般高位数的绝对编码器和绝对值多圈编码器都是用串行输出的。串行输出分同步与异步界面，同步就是发送指令与数据是同步的，这样就是指令走一对电缆，数据走一对电缆，同步工作，常常用SSI来表示。SSI

3、的物理格式一般是5VTTL的或5V差分的，也有用推挽式的，其数学格式各家自行约定，指令一般有三部分组成，1是同步节拍，2是指令-数据输出的内容，3是数据的起始，这些往往以通讯规约集合在一起了。SSI只是同步串行界面的简称，国际上并没有统一的标准，以德国海德汉、STEGMANN为主的绝对值编码器厂商使用的5V差分、中断时钟同步的SSI标准作为绝对值编码器SSI输出的主流，一些厂家与其相似，但仍然有细微的差别，选购使用时需了解清楚。国内厂家往往不够了解，以为SSI都是一样的，等买来连接起来才发现不对，或者在家里连接的都好的，到了现场连接就不稳定，或工作一段时间之后不稳定（由于对其细小差别的不了解，或因现场因素、或一段时间之后器件的细小变化而产生了变化）。国外厂家出于商业目的，往往要求配置其推荐的后续设备，而对于自行选定或开发的后续设备，除非有很大的量，一般是不一定支持的。国内自行开发SSI信号传感器或SSI接收设备的厂家，应对各种SSI的细微差别充分的了解，如不了解，往往会在家连的好好的，到了现场就经常不稳定，此为在SSI信号的细节上没有处理好。我从1997年开始在国内推荐使用德国标准的S

4、SI，是国内最早使用SSI的人之一，十年的积累，对于各种SSI的差别有较多的了解，故我公司开发的GP1312系列SSI仪表，能够很好地与各种SSI编码器连接，并稳定地工作，其中在广东飞来峡水利枢纽、上海张家塘水闸、济南钢厂从1999年使用至今，一直稳定工作，深得使用客户的好评。以海德汉、STEGMANN为主流的SSI信号后续设备，西门子S7-300以上PLC都有相关的模块接口，德系的各种PLC和运动控制卡也都有匹配的接口，而法国的（如施耐德）或美国的，虽说也有这样的接口，但还是有细微差别的，一定要了解清楚，试用时，应带着较长电缆（100米）、较高时钟频率读取信号，以判断读数的稳定性。我公司的GP1312系列SSI仪表，对于各种细小差别都可以调整，既可以直接连接使用，也可以作为转换器，转换为420mA、RS485或并行信号，再连接后续设备，如与工控机连接，较多的是用GP1312RL/EH转换成RS485信号连接工控机的。同步串行信号的发展：SSI信号是最简单的串行信号，同时，其信号的可靠性就较低，需要在发送-接收做相应的可靠性处理，随着运动控制速度要求越来越高，或数据可靠性要求越来越高，

5、同步串行信号增加了很多新的内容，如海德汉的EnDat， STEGMANN的hiperface，以及宝马集团的Biss，这些信号特点都是传输速度快，为避免传输速度快而产生的错码概率，而增加了循环校验码CRC，并可以读取编码器内部的工作寿命、工作温度、光学读头可靠性等信息，这类编码器目前都是连接其专用的接口，成本较高，主要在高速运动控制中使用。推荐的SSI绝对值编码器型号：GAS60 R13 E10 SGB-13位单圈SSI输出 GAX60 R13/12 E10 SGB-25位多圈（13+12）SSI输出推荐的SSI信号转换器型号：GP1312SP-25位SSI转换并行推挽式输出 GP1312RL/EH-SSI信号转换420mA并RS485信号输出三异步串行信号：指令与数据分时间问和答，接口是双工的。典型的有RS485接口，只需两个线，传输距离远，数据内容即可以是编码器的位置值，也可以是根据指令要求的其他内容，如加上每个编码器不同的地址，可以多个编码器共用传输电缆和后续接收，这种形式称为现场总线型。常用的异步串行接口有RS485（自由协议）、Profibus-DP（西门子）、Can ope

6、n、modbus、DeviceNet等，其连接的后续设备接口应选对应的物理接口，而数据形式往往会有一个文件包（软件），如Profibus-DP有一个GSD文件。这类编码器的特点是可多点连接控制，虽然编码器的成本与SSI比略高，但连接电缆后续设备接口可以大大节省而成本较低了，但这类编码器相比较而言，其数据传输的速度就很难提高了。推荐的绝对值编码器：GAM60 R13 E10 R4B-RS485输出 GAS60 R13 E10 RCA-Can open输出 GAX60 R13/12 E10 RMB-绝对值真多圈modbus输出四420mA模拟信号转换输出：绝对值编码器内置智能化嵌入技术和模拟后端电路，将内部的数字化信号计算转换为模拟电流420mA或模拟电压05V输出。绝对值编码器的输出形式多样，对应的后续设备选择带来了困难，而且采集的信号还要再次解码换算，相比较而言，传统的传感器模拟信号输出更加普及使用方便，为满足不熟悉绝对值编码器输出信号的新手，使用直接模拟信号输出的绝对值编码器，也是最方便的选择。Easypro技术内置的智能化嵌入技术，可将编码器的旋转方向，每转对应角度或长度，编码器安

7、装置位零点，编码器工作输出的起始点与终点（4mA对应值、20mA对应值），在编码器初始化时设定，这样，420mA或05V的输出，可以直接对应工作量程起始至终点的输出，而无需另外解码换算，特别适合绝对值编码器初用者，同时，绝大部分的后续设备都可以找到这样的接口，可以大大节省器件成本和调试维护成本。推荐的绝对值编码器：GAM60 R13 E10 LB 直接4-20mA模拟电流输出，Easypro功能。 GAX60 R13/12 E10 LB 绝对值真多圈420mA输出，工作量程1圈4096圈可设定。绝对值编码器在选用时，与增量编码器最大的不同就是其输出信号完全不同，一定要很好地了解清楚再使用，如无把握，购买绝对值编码器时，就要选择专业的有经验的供应商，而避免选型使用的不当，而没有发挥出绝对值编码器可靠的特点。绝对值编码器简介默认分类 2009-03-31 14:41:51 阅读1140 评论4 字号：大中小订阅 绝对是相对于增量而言的，顾名思义，所谓绝对就是编码器的输出信号在一周或多周运转的过程中，其每一位置和角度所对应的输出编码值都是唯一对应的，如此，便具备掉电记忆之功能也。 绝对式编码

8、器是依据计算机原理中的位码来设计的，比如：8位码（0000 0011），16位码，32位码等。把这些位码信息反映在编码器的码盘上，就是多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。编排。如此编排的结果，比如对一个单圈绝对式而言，便是把一周360分为2的4次方，2的8次方，2的16次方，位数越高，则精度越高，量程亦越大。这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称之为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过360度范围

9、，就要用到多圈绝对值编码器。编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。绝对值编码器的信号输出（Signal Output）绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出1并行输出（Parallel）：绝对值编码器输出的是多位数码（格雷码或纯二进制码），并行输出就是所有信号各占一信号线同时输出，以代表数码的1或0，对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单。但是并行输出有如下问题：1。最好为格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位同时变化，读数会在短时间里造成错码。而格雷码每次只有一位发生变化，减少错码的可能。2。所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码而无法判断。3。传输距离不能远，一般在一两米左右，对于复杂环境的现场，最好有隔离。4。对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，

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