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
____在自動(dòng)化控制系統中數脈沖字技術(shù)是應用得越來(lái)越廣泛，尤其以PLC可編程序控制器為核心的機電一體化傳動(dòng)控制系統中，旋轉編碼器、光柵尺的應用已經(jīng)是必不可少了，應用也越來(lái)越普及。從而在實(shí)際應用PLC高速計數器時(shí)往往會(huì )碰到如下一系列問(wèn)題。如PLC高速計數器與輸入的計數脈沖信號的脈沖電平不匹配，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(yè)現場(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、有的編碼器為了提高編碼傳輸可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱(chēng)反相的差分編碼計數脈沖或者是提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 對稱(chēng)反向的正弦矢量差分、差模信號，其適合干擾比較大的場(chǎng)合選用。因為差分信號比較適合遠傳，尤其是它特有抗共模干擾特性。但PLC高速計數器恰要求接收的是單相計數脈沖。而使用者沒(méi)有選擇用到合適的轉換接口而放棄了其中一相，也就降低了原本應有的抗干擾能力（編碼器本因為要提高系統工業(yè)現場(chǎng)抗干擾能力，而提供的差模雙相計數脈沖信號）進(jìn)行計數。
____又如在應用旋轉編碼器、光柵尺的場(chǎng)合是非單方向勻速運動(dòng)的，其運動(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、或者在運動(dòng)速度非常低的場(chǎng)合，又如旋轉編碼器、光柵尺低速運行時(shí)計數器計數正確，速度高一些計數就出錯，會(huì )漏計許多脈沖，盡管所選用的PLC高速計數器的計數響應頻率遠遠高于編碼器的運動(dòng)頻率。如果編碼器沒(méi)有足夠的驅動(dòng)能力，接口沒(méi)有匹配處理好，或者脈沖數據傳輸距離稍長(cháng)些，脈沖傳輸就會(huì )出現延遲、脈沖傳輸過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生脈沖波形奇變，那是非常容易發(fā)生計數誤差的。
____還有許多應用場(chǎng)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的（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(xiàn)數比較高的編碼器時(shí)，在低速運行時(shí)，由于機械運動(dòng)必然產(chǎn)生細微斗動(dòng)或者編碼器前級安裝有變速齒輪，就很容易會(huì )引起編碼脈沖前后沿口上出現鋸齒口。還有長(cháng)期機械運動(dòng)所產(chǎn)生機械磨損，使間隙變大也會(huì )引起編碼脈沖前后沿口上出現鋸齒口。又因為在工業(yè)現場(chǎng)的干擾是錯綜復雜的，由來(lái)自控制現場(chǎng)如電動(dòng)機的啟動(dòng)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(wèn)題最終綜合反映在計數脈沖上，產(chǎn)生了寄生毛刺信號或寄生干擾脈沖，寄生毛刺脈沖如果沒(méi)有得到有效的遏止整形。所以必然會(huì )導致PLC高速計數器的計數精度不穩定、不可靠、產(chǎn)生累計誤差、還經(jīng)常會(huì )碰到偶發(fā)性的計數出錯等一系列問(wèn)題。因此許多部件在實(shí)驗室做模擬試驗時(shí)是完好無(wú)誤的，而一旦到了工業(yè)現場(chǎng)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(gè)小系統與小系統之間的不匹配所產(chǎn)生的系統性干擾。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置的功能，卻發(fā)揮不了本該提高精度的效果。即理論設計精度與實(shí)際得到的效果差距甚遠。有時(shí)誤認為PLC高速計數器質(zhì)量有問(wèn)題、編碼器有故障、碼盤(pán)線(xiàn)數還不夠多……。且沒(méi)有找到問(wèn)題的真跡源頭在哪里而無(wú)從著(zhù)手，也沒(méi)有采取有效克服措施或者沒(méi)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(yè)自動(dòng)化控制系統中普遍存在而又常見(jiàn)的有共性的技術(shù)問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)精心比照分析，研究了許多國外引進(jìn)的大系統集成項目，自動(dòng)化控制程度比較高的比較經(jīng)典的控制系統時(shí)。發(fā)現有許多是常被我們設計師所忽略的細節---中間接口，往往被認為是"多余"的或者是認為可以"節省"開(kāi)銷(xiāo)的部件，似乎那些接口件去掉后照樣可以工作，有些接口部件在當下去掉確實(shí)一時(shí)是反映不出有無(wú)的變化，以及它存在的必要性。尤其是在當前市場(chǎng)競爭白熱化，項目比價(jià)競爭成為競標首選的不明智壓力下。常常是會(huì )在做設計時(shí)從成本角度考慮被"精簡(jiǎn)"掉了。從而隱埋潛伏了隱性問(wèn)題，往往會(huì )形成許多國產(chǎn)化系統先天不足后天失調，在現場(chǎng)系統調試時(shí)常常會(huì )被卡口。而在調試現場(chǎng)尋找采取應急措施，此時(shí)所采取措施常常是不十分完善的治標不治本?quot;小瘡貼"。系統不耐用也就自然的了，反倒使工程日后無(wú)形的維護費用變大，似乎前期項目投入負責到可用與后期系統的耐用，是互不關(guān)聯(lián)的兩家之的事。其實(shí)質(zhì)原因問(wèn)題還是在自身，為什么就邁不過(guò)這一道檻呢？非常值得我們反思。
____我們對那些可被"精簡(jiǎn)多余的"接口部件進(jìn)行分析研究后又在工業(yè)現場(chǎng)實(shí)地試驗后方知,它在構成系統整體集合時(shí)有存在的必要性，選好對應匹配的接口,保持各個(gè)小系統相對的獨立性是確保大系統長(cháng)期穩定運行的可靠保障。也給以后系統升級預留了必要的空間，尤其是精確度要求比較高的，技術(shù)更新比較快的機械電氣合一的數控項目中尤為重要。
____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性細節的處理方法。專(zhuān)門(mén)設計了目前半國產(chǎn)化的MHM-02A/B型雙高速光柵隔離耦合器接口模塊和MHM-06雙高速差模信號轉換器接口模塊，而且分別還有多種輸入輸出方式可以組合，可以滿(mǎn)足國內外現有各種形式的旋轉編碼器、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數控系統上，尤其是在那些"問(wèn)題系統"上、和在老系統進(jìn)行數控改造項目上，實(shí)際應用得到了驗證。使許多項目控制精度和穩定可靠性有非常顯著(zhù)提高，使理論設計精度與實(shí)際得到的效果完全吻合。好接口的確是"多"而不"余"著(zhù)實(shí)能解決掉問(wèn)題，起到了事半功倍立竿見(jiàn)影的效果。從而再回首發(fā)現國際上許多著(zhù)名品牌集成系統為什么會(huì )專(zhuān)門(mén)花費匹配接口技術(shù)，和我們的同類(lèi)集成系統相比會(huì )有相當的差距呢？細細比較，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(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了上海冶金自動(dòng)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(shù)工程有限公司、上海電氣股份有限公司、上海交通大學(xué)機電控制與物流裝備研究所、美特斯工業(yè)系統（中國）有限公司、上海新松機器人自動(dòng)化有限公司、昆山世豐精密機械有限公司、上海魏森自動(dòng)化科技有限公司、杭州華新科技有限公司、上海喬信精密機械有限公司、南京斯凱汽車(chē)設備制造有責任限公司、圖爾克（天津）自動(dòng)化系統有限公司、上海內燃機研究所、昆山華恒焊接股份有限公司、深圳市博聯(lián)達科技發(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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