药品分装设备电子凸轮中的编码器研究
药品分装设备电子凸轮中的编码器研究
摘要：药品分装设备不断更新升级,对其维修与维护的要求也不断提升。作为维修人员须了解
设备的结构和工作原理,然后才能结合实际情况更快的发现问题解决问题。电子凸轮是分装设备
中一个必不可少的机构,因此对电子凸轮的研究具有十分重要的意义。随着计算机技术和伺服控
制技术迅速发展,电子凸轮在机械设备生产加工中越来越被广泛应用,是代替机械凸轮的一种智
能化控制系统。它的应用使生产加工更加稳定,在速度、加速度、运动精度柔性输出方面优势明
显且可被监测。电子凸轮的基本构成要素是旋转角度和往复的曲线运动;并且对这些运动的位
置进行定位和反馈控制。
关键词：BOSCH 分装线; 电子凸轮; SIN/COS 编码器;
1 简易电子凸轮中的编码器
在BOSCH 分装线(RRU3084/FLC3080)中,实现电子凸轮功能的系统包括编码器(绝对值编码
器)、简易编程终端(CT10)和CamCon DC16、PLC、开关量元器件等。编码器负责旋转角度的
信号输出,简易编程终端负责采集编码器信号、进行计算、转换为电平信号后输出,也可以进行
简单编程,而PLC 接收电平信号根据编辑的程序来控制开关量元器件(如洗瓶机喷头喷水、喷气
的气动开关) 。
绝对值编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以 2线、4线、8线、16 ……线 编排,
因此在编码器的每一个位置上,通过读取每道刻线的通、暗,就会获得一组从 2的零次方到 2的
n-1 次方的唯一的 2进制编码(格雷码),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。绝对编码器上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。因此, 编码器的抗干扰性、数据的可靠性就会大大提高。
图1 绝对值编码盘
单圈绝对值编码器(图1上),在转动过程中测量光电码盘各道刻线,来获取唯一编码,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在
360 度以内的测量,则称为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过 360 度范围,就要用到多圈绝
对值编码器(图1下)。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,且无需记忆。多圈式绝对编码器另一个优点是测量范围大,在实际使用过程中
往往富裕较多,所以在安装时就不必费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,从而简化
了安装调试难度。
这类编码器的特点是可多点连接控制,虽然编码器的成本比SSI 成本略高,但连接电缆后续设备
接口可以节省从而降低成本, 只是其数据传输的速度很难提高。
BOSCH 分装线使用的是德国 DIGITRONIC 公司的电子凸轮(CT16)配套简易编程显示终端
(CT10)(图2左) 。
图2 左为CT10、右为CamCon DC16
CamCon DC16(图2右)有多个通道,每个通道可以控制一组凸轮,但不能同时使用多个通道,通道
之间相互调用, 也可以对通道程序编辑、删除。
CamCon DC16 收集到绝对值编码器的脉冲信号后进行计算,转换为 PLC 能识别的电平信号。
2 伺服电子凸轮中的编码器
电子凸轮的伺服实现要比上面提到的电子凸轮更为先进。但由于伺服电子凸轮的形式简单、使
用方便、运行平稳、故障率低,所以维修人员对其了解不够。因此在其出现问题时分析故障原因
不准确。
伺服电子凸轮中编码器的两种功能如下:
第一种:不在跟随情况下(伺服电机不跟随辅助编码器运转或者没有辅助编码器参与运转,用伺服
控制器直接控制)。通常来说,这种情况相对简单,伺服控制器接收周期指令,伺服电机通过指令控
制完成各类运动曲线,在控制系统中设置定时器,然后依据各种曲线设计出凸轮表,定时器中断时
补充的计时值被作为凸轮表里的数据,每次在中断过程中发出一次指令,同时依据计时器的数据
库在凸轮表中获取定时值修正定时器。这种情况下,重要的是怎样计算出凸轮表,以此来创建虚
拟主轴。
第二种:在跟随情况下(加入了辅助编码器,主轴会与从轴同步联动)。相对于第一种情况来说,在
跟随情况下的结构较复杂。关键步骤就是,依据各种曲线设计出的凸轮表,在控制系统中接收来
自从轴编码器的信号后经过硬件或软件方式的判断确定轴的旋转方向,再通过系统里的自身计数
器,索引凸轮表得出此次脉冲指令相应的要向伺服控制器传送多少个脉冲指令。当从轴匀速运动
时与不在跟随情况下的状态并无太大差别,反之在从轴变速运动时便会使伺服电机的声音变大甚
至成为噪音,电机温度升高;此种状况我们可以调节伺服驱动器的参数来进行优化。同样可以采
用线数较高的编码器,并且在程序上采取倍频(常用的有 2倍频、4倍频) 。
在BOSCH 分装线(RRU3085/ALF4080)中,电子凸轮功能是由伺服电机通过伺服驱动器和伺服控
制器控制形成的。伺服控制器根据电子凸轮曲线,使从轴和主轴实时位置同步,例如灌装机柱塞
泵的提升运动曲线(图3) 。
图3 BOSCH 分装机泵提升曲线
伺服电机内部自带编码器,用来完成速度控制、转矩控制、机械位置的跟踪、定点停
车。BOSCH 分装设备的伺服电机里同时使用了增量型编码器和绝对型编码器,同时具备了这两
种编码器的优点。首先,绝对位置值仅当设备通电并与控制器里的外部计数器通信时才产生,增
量计数器在这绝对位置值基础上,对模拟量SIN/COS 信号进行增量计数。绝对值编码器与上面
介绍的一致,下面就简单分析SIN/COS 编码器。
SIN/COS(正余弦)编码器基本类似增量式(相对式)编码器,两种编码器结构和原理类似,只是对信
号的处理不同。增量式编码器优缺点明显,其主要缺点集中在提高编码器分辨率的同时还会缩短
其传输距离;采用倍频技术提高编码器的分辨率又有很大的局限性;在脉冲速率较低时,无法连续
输出信号。而 SIN/COS 编码器则添加了分辨率的静态方式,当分辨率处于静态时,依然会出现中
间插值。由于正余弦编码器的控制模块可精准控制实际数值,因此,在闭环控制中广泛应
用。SIN/COS 编码器输出 A、B两相互差值为 90°电度角的脉冲信号,由此可方便地预判出编码
器的旋转方向。同时,Z 相指示脉冲信号可以作为参考零位,当码盘每旋转 360°,Z 相指示脉冲只
发送一个指示信号。指示脉冲一般用来表示机械位置或者用来复位积累量。
正余弦编码器主要组成部分有码盘、光源、光电检测器件、检测光栅和转换电路等。码盘上刻
有相等距离的缝隙,缝隙形状承辐射状,且可透光。两个相邻缝隙之间表示一个增量周期;用于检
测光栅上显示A、B两组透光缝隙,这两组透光缝隙与码盘相互对应,用以阻挡或者通过光电检
测器件和光源之间的光线。A、B两组透光缝隙的相互距离和码盘上的节距相等,并且 A、B两
组透光缝隙相邻节距相差 1/4,这样光电检测器件的输出信号会形成90°的相位差。当被测转轴
转动时,码盘会跟随联动,此时,检测光栅静止,光电检测器件可以接收到穿过码盘和检测光栅上的
透光缝隙照射过来的光,通过 A和B通道光电检测器件能够输出正弦波和余弦波信号,其峰-峰值
为1V 或2V。转换电路可以将模拟信号进行计算和处理,以此得到被测轴的转角或速度信息。
图4为SIN/COS 编码器结构原理及信号波形图。
摘要：
展开>>
收起<<
药品分装设备电子凸轮中的编码器研究 摘要：药品分装设备不断更新升级,对其维修与维护的要求也不断提升。作为维修人员须了解设备的结构和工作原理,然后才能结合实际情况更快的发现问题解决问题。电子凸轮是分装设备中一个必不可少的机构,因此对电子凸轮的研究具有十分重要的意义。随着计算机技术和伺服控制技术迅速发展,电子凸轮在机械设备生产加工中越来越被广泛应用,是代替机械凸轮的一种智能化控制系统。它的应用使生产加工更加稳定,在速度、加速度、运动精度柔性输出方面优势明显且可被监测。电子凸轮的基本构成要素是旋转角度和往复的曲线运动;并且对这些运动的位置进行定位和反馈控制。 关键词：BOSCH分装线;电子凸轮;SI...
相关推荐
-
2023年机关党建、局机关（党委党组）党建工作总结及2024年工作计划2篇稿
2023-11-03 527 -
党支部2024年党建工作计划范文【两篇】
2023-12-17 131 -
2024年党支部党建工作计划与2024年党建工作要点工作计划范文（两篇）
2023-12-17 181 -
2024年师德师风专题党课讲稿：坚定教育初心，争做优秀教师
2023-12-17 91 -
2024年专题党课讲稿：深刻理解新时代党内集中学习教育的重大意义
2023-12-17 100 -
2024年党课讲稿：铸牢中华民族共同体意识奋力推进高质量发展
2023-12-17 207 -
基层党支部制定2024年党建工作计划范文与2023年局机关（党委党组）党建工作总结及2024年工作计划【两篇】
2024-02-25 51 -
2024年党建工作要点工作计划与党支部2024年党建工作计划文稿【两篇文】
2024-02-25 53 -
2024年党建工作要点工作计划与2023年党建工作总结及2024年工作计划【两篇】
2024-02-25 48 -
2024年党建工作要点工作计划文稿与2024年学校党建工作计划【两篇】
2024-02-25 59
作者：闻远设计
分类：其它行业资料
价格：免费
属性：4 页
大小：20.27KB
格式：DOCX
时间：2024-04-02
