位置编码系统的应用

[摘 要] 位置编码系统能够准确地反映出物体位置，广泛地应用于各种需要精确定位的自动设备中，如仓库货物的存取、起重设备、升降机等。文章主要介绍位置编码系统在金属冶炼车间的使用情况。

[关键词] 位置编码系统编码带；读写头；设备网界面模块

[作者简介] 许亦贵， 广西有色再生金属有限公司，广西 苍梧，543100

[中图分类号] TP271 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2013）05-0030-0002

一、位置编码系统组成

（一）编码带

编码带是一条载有编码的呈带状的信息载体。它有塑料的和不锈钢的两种型号。

塑料代码轨是由特殊的高性能聚酯薄片制成，具有良好的物理特性和化学特性，因而具有较好的弹性，可抗剪切力和剪切增长应力，能耐酸、油、碱和腐蚀性气体等。塑料编码带可以广泛地应用于抗酸、抗油以及有腐蚀性气体的环境中，适应的温度范围为-10℃～60℃，也可以用于电镀行业。

不锈钢编码带是用耐腐蚀弹簧制成，它耐氧化，表现出较高的机械稳定性和低热膨胀性，适应的温度范围为-10℃～80℃。编码带的安装方法有两种：

（1）不锈钢编码带的一端被固定，另一端用张紧设施张紧；

（2）不锈钢编码带在中间位置被固定，两端用张紧装置张紧。此方法对于长度大于50米的编码带具有更大的优势。

（二）读写头

读写头是这个系统的主要组成部分，带有自诊断功能。它呈U型，编码带从其内侧穿过。读写头由许多光学传感元件组成。根据光学原理，光学传感器感应出编码带上所含的信息，并通过编码转换电路把获取的信息转换成二进制代码。我们选用的是stahltronic公司的WAS2系列读写头，它的精度可以达到0.833mm，无需参考点就可以直接计算出位置，并且是实时传输数据，即使在做高速运动（可达12.5，m/s）时，也不影响数据的可靠性。 读写头通过一根5针屏蔽数据线与设备网界面模块进行通讯，其接线图如下所示：

Tongguo RS485数据协议，读写头可以直接与控制器进行数据交换。控制器始终与读写头保持着一个字的询问位，如下所示：

其各位对应的含义如下：

其中A0，A1是代表读写头的地址：

F0为读写头的功能位：0标识传输位置值，1标识传输诊断结果。读写头通过2个字的数据位与设备网界面模块进行数据传输，各个数据位如下表5所示：

P0-P18是当前读写头所在的位置值。但AB的控制器却需要将读写的数据进行转换。转换结果如表6所示：

（三）设备网界面模块

设备网模块与读写头之间的通讯如下所示：

数据在读写头和DG110（设备网界面模块）间以RS485的方式进行串行传输，在DG110和控制系统间则以设备网协议进行传输。一个设备网界面模块最多可以连接4个读写头，而且读写头必须具有不同的设备地址。

1. 设备网界面模块与读写头通讯的设置

模块与读写头的设置主要有界面设置、终端电阻设置、读写头个数设置以及两者之间的数据传输。界面设置是通过界面选择开关来进行设置的，它有两种界面选：一是RS232，另一种是RS485。如果模块位于连接读写头数据线的起点或终点，则必须激活一个RS485的终端电阻。终端电阻内置在读写头里面，只要把活动开关“Terminination”拨到ON的位置就可以了。读写头个数设置是通过旋转开关S4进行设置的。根据实际需要，我们可以选择读写头的个数。

2. 设备网界面模块与控制器的设置

设备网界面模块与控制器之间的设置主要有通讯地址、终端电阻、数据传输率设置。通讯地址设置是通过“NODE ID”的DIP开关进行的。"NODE ID"开关是一组8位二进制数，可以设置0到63的数字。终端电阻通过"Terminination"拨动开关进行选择。通过两个DIP开关对数据传输率进行设置。

二、 绝对编码系统的应用

（一）具体应用

这是一个应用于冶炼车间的设备功能图。我们选用的变频器是AB公司的Control logix5500的PLC，它具有强大的软件编程功能。变频器是ABB公司的ACS600系列，具有丰富的网络协议，允许多种的网络连接，通过设备网模块NDNA-02与PLC进行通讯。PLC取得读写头的数据以后，就可以确定当前行车所在的位置，通过触摸屏输入的目标位置，我们就可以确定行车与目标位置的距离。利用设备网，PLC可以直接与变频器进行通讯，它通过程序把一些参数和控制指令传给变频器，控制变频器的运行。通过电机的传动，行车就可以到达指定的位置，也就是我们期望的目标位置。而PLC的软件编程是最主要的。

（二）程序的实现

下面的图表示的是冶炼车间的电解槽，也就是我们的目标位置。它共有36组，每组20槽，共720槽。分东西两部分，中间是机组区域，含20个储备架。每个槽子、机组和储备架都定有一个确切的X、Y坐标，因而每个槽子都有一个确切的位置。

用罗克韦尔公司的组态软件NetWorx for DeviceNet对现场设备进行组态，把读写头和变频器的参数字映射到PLC的扫描器DNB模块里。每次进行数据传输时，DNB模块都会把双方的数据转换成对方接受的数据形式。

由于PLC本身不具备人机交互功能，而触摸屏是人机界面载体的有效终端。RsView Studio是人机界面操作终端，它可取代现场的开关按钮、显示仪表等；通过Rslinx通讯软件，（下转第29页）