內容包括定位控制、編碼器基礎知識，脈沖當量與電子齒輪比，定位控制模式分析。紫色文字是超鏈接，點擊自動跳轉至相關博文。持續更新，原創不易！ 目錄：

一、定位控制基礎知識

1、什么是定位控制 2、直流伺服與交流伺服電機 3、定位控制系統組成 1）控制器? ?2）驅動器 4、三種定位控制模式 1）開環控制? ?2）半閉環控制? ?3）閉環控制 5、三菱PLC定位控制功能介紹 6、定位控制脈沖輸出方式 二、編碼器基礎知識 1、什么是編碼器 2、編碼器的分類 1）增量式編碼器? ?2）絕對式編碼器? ?3）偽絕對式編碼器 3、增量式編碼器的應用 1）作轉測量用-高速? ?2）作轉速測量用-低速? ?3）作伺服系統反饋元件用 4、增量式編碼器的使用 1）主要電性能參數? ?2）編碼器接線、檢測、安裝、維護 三、脈沖當量與電子齒輪比 1、定位控制中的計算 2、脈沖當量與電子齒輪 1）脈沖當量及其計算 （1）什么是脈沖當量? ?（2）伺服系統脈沖當量計算? ?（3）固有脈沖當量的調整 （4）基本關系式介紹? ?（5）相關參數核算 2）電子齒輪及其作用 3、電子齒輪比的快速設置和應用注意 1）電子齒輪比的快速設置? ?2）電子齒輪比應用注意 4、定位控制中的計算示例 四、定位控制模式分析 1、相對定位和絕對定位 1）相對定位方式? ?2）絕對定位方式? ?3）定位方式的執行 2、原點和零點 1）機械原點與電氣原點? ?2）電氣零點與機械零點 3、定位控制模式相關參數 1）速度參數? ?2）位置參數 4、原點回歸模式分析 1）為什么要進行原點回歸操作? ?2）原點回歸操作方式? ?3）原點回歸的搜索功能 5、單速運行模式分析 1）單速定長運行模式分析? ?2）單速手動（JOG）運行模式分析? ?3）中斷單速定長運行模式分析 6、多速運行模式分析 7、表格定位運行模式分析 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、定位控制基礎知識 1、什么是定位控制 定位控制是指當控制器發出控制指令后，使運動件（例如機床工作臺）按指定速度?完成指定方向上的指定位移。

上述三種定位控制方式又稱之為速度控制方式。它們的共同點是當發出位置到達信號后，從電機斷電到到電機停止運轉這段時間均為自由滑行時間，自由滑行時間與負荷大小、滑行阻力等系統慣性有很大關系，難于精度控制。因此，速度控制方式的定位精度就難于進一步提高。 伺服控制 指執行機構嚴格按照控制命令的要求而動作。即控制命令未發出時，執行機構是靜止的，而控制命令發出后，執行機構按照命令對電機連續地進行速度控制執行，當控制命令消失后，執行機構立即停止。

伺服控制特點 1）由控制器直接發出定位控制指令； 2）位置控制是一個閉環控制系統（實際上是開環或半閉環控制）； 3）用伺服電（或步進電機）作為執行元件。 ----------------------------------------------------------- 2、直流伺服與交流伺服電機 伺服控制分為直流與交流伺服兩類。直流伺服是用直流電壓來控制直流伺服電機。交流伺服是用交流電壓或脈沖串控制交流伺服電機。 ----------------------------------------------------------- 3、定位控制系統組成

------------------------------ 1）控制器 發出位置控制命令的裝置。其主要作用是通過編制程序下達控制指令，使步進或伺服電機按控制要求完成位移與定位。 ------------------------------ 2）驅動器 作用是把控制器送來的信號進行功率放大，用以驅動電機運轉，根據控制命令與反饋信號對電機進行連續速度控制。 ----------------------------------------------------------- 4、三種定位控制模式 通過輸出高速脈沖進行位置控制。這是目前比較常用的方式。PLC的脈沖輸出指令和定位指令都是針對這種方法極設置和應用的。輸出高速脈沖進行位置控制又有三種控制模式。 ------------------------------ 1）開環控制

------------------------------ 2）半閉環控制

------------------------------ 3）閉環控制

----------------------------------------------------------- 5、三菱PLC定位控制功能介紹 可以通過本體上的高速脈沖輸出端口向外部設備輸出定位控制脈沖信號，并都內置有定位控制功能指令，可直接對定位對象進行定位控制。只有晶體管輸出型PLC才能實現。 在FX系列PLC中，FX1S/FX1N屬于經濟型，特別是在定位控制的一些簡單應用中，單獨使用PLC就可以完成一些如單速定長進給控制的工作時，這兩種的性價比最好。獨立兩軸控制，最大100KHz。 FX2N的定位控制功能：此自身定位功能最差，主要是下面2個原因造成的，1是FX2N只有脈沖輸出指令而沒有定位控制指令；2是其輸出脈沖頻率最高才20KHz。 FX3U定位控制功能：FX系列PLC中運算速度最快，功能最強PLC。本體獨立3軸，加一個模塊可擴展到4軸，本體最大頻率100KHz。

FX PLC除了內置定位功能外，還可以通過擴展定位模塊與定位單元來實現定位控制功能。常用的定位模塊有FX2N-1PG、FX2N-10PG與FX3U-22SSC-H，常用的定位單元有FX2N-10GM與FX2N-20GM。 定位模塊1PG和10GM必須作為特殊模塊與PLC連接才能完成定位控制功能。不能獨立運行。用PLC的讀/寫指令FROM/TO對它們進行操作。僅支持FX2N和FX3U PLC，1臺PLC主機最多可控制8臺定位模塊。 定位單元是帶有電源、CPU、存儲器、I/O端口等基本硬件與軟件的獨立定位控制單元。可以與PLC連接使用，也可以單獨使用。 定位脈沖類型和FX PLC定位控制結構 定位脈沖根據電路結構的不同分為集電極開路(NPN型、PNP型)輸出和差分線性驅動輸出兩種類型。

差動線驅動其抗干擾能力好，可長距離傳輸，從A/A輸出給驅動器。 ----------------------------------------------------------- 6、定位控制脈沖輸出方式

定位脈沖輸出方式：用高速脈沖去控制運動物體的速度、方向與位移時，常用的脈沖控制方式4種。

定位脈沖的匹配 1）定位脈沖的類型必須能形成回路電流； 2）定位脈沖的方式必須一致。
FX PLC定位控制構成

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 二、編碼器基礎知識 1、什么是編碼器 光電編碼器是一種集光、機、電為一體的數字式角度/速度傳感器。它采用光電技術將軸、角移動信息轉換成數字脈沖信號，與計算機連接后可實現動態測量和實時控制。光電編碼器具有精度高、測量范圍廣、體積小、重量輕等優點，被廣泛應用于交流控制系統中作位置和速度檢測用。 ----------------------------------------------------------- 2、編碼器的分類 增量式和絕對式編碼器；按其運動部件的運動方式，分為旋轉式與直線式兩種。旋轉式編碼器從結構上來看，主要有實心軸式與空心軸式兩大類。旋轉式編碼器從脈沖與對應位置（角度）的關系來分有增量式與絕對式兩大類。 ------------------------------ 1）增量式編碼器

增量式編碼器工作原理 當碼盤轉動時，感光元件所接受到的感光信號經電路放大和整形后，變成了一個脈沖串輸出信號。脈沖信號輸出形式與碼盤結構有關，常用的有單脈沖輸出、A-B相脈沖輸出和差分線性驅動脈沖輸出等。
增量式編碼器優點 結構簡單、響應快、抗干擾能力強、壽命長、可靠性高，適合長距離傳輸。故被大量應用在速度檢測與定位控制中。 增量式編碼器缺點 （1）只能控制相對當前位置的位移量，不能消除相對 位置本身存在的誤差，而且此誤差還會不斷地累計下去，最后使整個定位不能正常工作； （2）由于它不能檢測出軸的轉動的絕對位置，故若發生停電，哪怕是瞬間斷電，都會造成其當前位置信息的丟失。 ------------------------------ 2）絕對式編碼器

絕對式編碼器工作原理 當碼盤處于不同位置，由徑向排列的感光元件根據每個碼道上透光縫隙的不同會產生相應的電平信號，組合成一組二進制編碼。在轉軸的任意位置都可以讀出一個固定的與位置相對應的二進制編碼。 絕對式編碼器編碼方式 常用的碼制有純二進制碼、格雷碼和BCD碼等。 格雷碼特點：任何相鄰碼組之間只有一位數位變化，減少了碼組轉換時錯碼的可能。是一種錯誤少的可靠性編碼方式。格雷是無權碼，不能直接時行比較大小和算術運算，必須經過碼制轉換，變成純二進制碼，再同上位機讀取和運算。 絕對式編碼器優點 有固定零點，表示位置人信息代碼是唯一的，抗干擾能力強。停電后，位置信息不會丟失，無累計誤差等多重優點，在高精度的定位控制中得到了廣泛應用。 ------------------------------ 3）偽絕對式編碼器 利用增量式編碼器來保存位置數據（圈數與增量脈沖數）的方式。 必須在電路上增加后備電池和儲存器，在重新上電后，必須按規定的方式立即把位置數據信息通過指令傳送給PLC。 ----------------------------------------------------------- 3、增量式編碼器的應用 1）作轉測量用-高速 原理：在某個時段時間T秒內，對編碼器輸出脈沖進行計數。

------------------------------ 2）作轉速測量用-低速 原理：引入一頻率為fc的高速脈沖源，在編碼器所發生的兩個脈沖之間的時間內去捕捉頻率為fc的高速脈沖的個數m。 此方法完全可以應用到單片機的測速，也包括“1）作轉測量用-高速”。

一般情況說明：

------------------------------ 3）作伺服系統反饋元件用 在閉環伺服控制系統中，編碼器常和伺服電機軸端相連。這時，編碼器的實際發出脈沖數常常代表伺服電機在一圈中的相對位置被反饋到伺服驅動器中，和控制器發來的指令脈沖進行比較而控制伺服電機的運行。這時編碼器是作為閉環反饋元件使用的。
-----------------------------------------------------------
4、增量式編碼器的使用 1）主要電性能參數 電源電壓、分辨率、最高響應頻率、最高轉速、信號輸出形式與輸出信號類型。 分辨率：編碼器每圈輸出脈沖數，俗稱為多少線。每種型號的編碼器都會做成不同分辨率的產品。線數越多，分辨率越高。分辨率較低的常用在計數和轉速檢測上，分辨率高的常用在定位控制中。一般在10-10000線之間。 信號輸出形式－單脈沖輸出

A－B輸出需要兩個高速輸出口，兩個高速脈沖輸入口X1、X2。差分線性驅動需要4個高速輸出口，接收需要專門的電路。
------------------------------ 2）編碼器接線、檢測、安裝、維護 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 三、脈沖當量與電子齒輪比 1、定位控制中的計算 基本要求是完成定位指令所規定的位移，同時還要滿足位移的速度和精度的要求。

參與計算參數 參與計算的參數指完成定位控制要求的各個部件所已知的和要求計算的參數。而且這些能數間有一定的關系式表達。 固有參數：指一旦部件選定，相關參數不再變化的參數，紅點表示。 設置參數：隨控制要求需要設定的參數，用綠點表示。

----------------------------------------------------------- 2、脈沖當量與電子齒輪 1）脈沖當量及其計算 （1）什么是脈沖當量 指當控制器輸出一個定位控制脈沖時，所產生的定位控制移動的位移。對直線運動來說，是指移動的距離；對圓周運動來說，是指其轉動的角度。其單位一般采用為um/pls或deg/pls。 脈沖當量的意義 越小定位控制的分辨率越高，精度越高。所有的定位控制位移量以脈沖當量為單位計算脈沖數。 ---------------- （2）伺服系統脈沖當量計算

結論：伺服系統的脈沖當量δ與控制器所輸出的脈沖數P無關，與伺服系統的參數有關。

上述5個例子說明，伺服系統的脈沖當量僅與系統本身的參數（螺距D、驅動輪直徑D、模數m、齒數Z、減速比K與編碼器分辨率Pm）有關，與伺服電機所接受到的脈沖數無關，這種僅與伺服系統的結構和組成參數有關的脈沖當量稱之為系統 的固有脈沖當量δ。 ---------------- （3）固有脈沖當量的調整 當固有脈沖當量不能滿足控制要求的精度時必須對其進行調整，通過伺服驅動器的電子齒輪比來完成。 電子齒輪：在伺服驅動器設置的一對參數，相當于在控制器與電機之間的一對軟齒輪。

---------------- （4）基本關系式介紹

---------------- （5）相關參數核算 當定位參數設定后，必須對某些參數進行核算，其目的是保證定位控制在安全范圍里運行。 ------------------------------ 2）電子齒輪及其作用

精度和轉速(生產效率)是相互矛盾的。 ----------------------------------------------------------- 3、電子齒輪比的快速設置和應用注意 1）電子齒輪比的快速設置

------------------------------ 2）電子齒輪比應用注意 電子齒輪比的取值： （1）分母CDV、分子CMX取值規定了一定范圍，1-1048576； （2）脈沖電子齒輪比的取值規定了范圍，0.02-500。 脈沖當量的取值及所引起的誤差： （1）脈沖當量的取值 在滿足控制精度要求下，不會引起產生計算定位誤差，最好是10的整數倍； （2）脈沖當量的取值應盡量提高電機的實際運行轉速。 電子齒輪比約分所引起的誤差： 當分母CDV和分子CMX在計算確定后如大于所規定的取值范圍時，則必須要時行約分處理。若約分必須考慮到應盡量使約分后的值最接近約分前的值。 ----------------------------------------------------------- 4、定位控制中的計算示例

書本P42電子齒輪比的設置和定位程序中指令脈沖的數量和頻率選擇建議。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 四、定位控制模式分析 1、相對定位和絕對定位 在定位控制中，控制對象是在不斷進行位置移動的。這就設計到工件移動的移動量和其所處的相應位置的表示問題。也設計到控制器使用何種指令能明確告訴工件的移動量和停止位置的問題。 ------------------------------ 1）相對定位方式

指定位置與工件當前的位置的位移量。以相對位稱量來計算的位移表示稱相對定位方式，相對定位又叫增量式定位。 在相對定位中，若設定正方向移動為正值（電機正轉），否則負值。

------------------------------ 2）絕對定位方式 定位位置表示是位置的絕對地址值（距原點的位移量），僅與定位位置的絕對地址值有關，而與當前位置無關。 若定位位置在原點正方向為正值，否則為負值。

------------------------------ 3）定位方式的執行 （1）先確定定位控制方式，以后的定位控制指令中的值均按確定定位控制方式理解，常用在定位模塊和定位單元中； （2）根據指令的功能說明確定，常用在PLC中。 ----------------------------------------------------------- 2、原點和零點 1）機械原點與電氣原點 機械原點是設備本身所固有的，一旦設備裝備好，其機械原點的位置也就確定了。通過各種無源或有源開關來確定的，因開關精度有限，加之高速回歸慣性，就產生了原點重置性較差的問題，每次原點回歸的原點位置不完全一樣。為解決上述問題，人們采用了利用原點開關來確定原點位置的方法。當工件進行原點回歸時，以先高速后低速向原點主向運動，碰到原點開關后以一定方式停止。把這個有原點開關并通過一定方式停止的點稱之為電氣原點。原機械原點作保護性限位開關。 通常把坐標系中地址值為0的點作為所有加工數據的參照點，把坐標系中其他位置的地址值稱作絕對地址值。機械原點和電氣原點并不是一個點，它們并不重合，電氣原點位置非常靈活。總是把電氣原點設置在靠近機械原點的地方。 ------------------------------ 2）電氣零點與機械零點 在定位控制中，當前值數據寄存器表示物體當前位置的絕對地址值（CP），電氣原點的CP=0。實際操作中，CP=0的點位置是可以在定位控制的有效行程內任一點位置設置的，其必要條件是確定好這個位置后，其值必須為0，這種可在任意點設置為CP=0的點，為和電氣原點相區別，它稱之為電氣零點。 電氣原點是在控制中執行了原點回雪指令（有一定要求和步序）后所回到的點，這個點是固定的，一旦確定不再變化。 電氣零點是在當前值寄存器數據CP=0的點，它可以在任意點設置。

原點和零點的應用： 常常把電氣原點的絕對地址值CP設為0，這時，電氣原點和電氣零點合二為一，為同一點，一般統稱為原點。 在某些情況下，電氣原點和電氣零點為二個點，這時電氣零點CP設為0，而電氣原點的CP則不為0。 ----------------------------------------------------------- 3、定位控制模式相關參數 1）速度參數 在定位控制運行中涉及的速度參數有：原點回歸速度、爬行速度、最高速度、基底速度、運行速度等，以及與速度有關的時間參數：加速時間、減速時間等。 ---------------- （1）原點回歸速度和爬行速度 電機執行原點回歸指令時，最初以原點回歸速度向原點回歸，當磁到相應信號后，由原點回歸速度減速至爬行速度而完成原點回歸動作，高速回歸低速定位。 ---------------- （2）最高速度 指電機在運行中的最大速度。一般情況下，最大轉速不要超過電機額定轉速。最大轉速還受到PLC的最高輸出頻率的限制。故一般都是把PLC最高輸出頻率作為其最高速度。 ---------------- （3）基底（啟動）速度： 指步進電機開始加速的速度，其含義是：當脈沖輸出頻率達到基底速度時，電機才開始加速到運行速度。伺服電機不關注。 ---------------- （4）運行速度 為電機在定位控制運行時設置的速度，一般不要超過最高速度，不要小于基底速度。 ---------------- （5）加速時間Ta和減速時間Tb 加速時間Ta指電機從基底速度加速到最高速度所需的時間。減速時間Tb指電機從最高速度減速到基底速度所需時間。

---------------- （6）速度和時間參數的設置 直接在定位指令操作數中指定或在指定的特殊數據寄存器設定；時間參數一般通過指定的特殊數據寄存器設定。

------------------------------ 2）位置參數 在定位控制運行中涉及的位置參數有：運行位置和運行位置當前值寄存器（CP） 運行位置：指工件在執行定位指令運行時的位移，一般由指令給出。但必須注意，運行位置有2種確定方式：相對定位方式運行時的位移量；絕對定位方式運行時的絕對地址值。這兩種運行方式的運行位移值是完全不同的。 運行位置當前值寄存器（CP） 在定位控制中，當前值寄存器是記錄物體運行的當前位置絕對地址值的一組特殊數據寄存器。它的值是隨著物體當前位置變化而變化。 在原點位置上，當前值寄存器的數據是0，當物體作正轉方向運動時，當前值寄存器的數據隨位置變化而增加，當物體作反轉方向時，則隨位置變化而減少。故當前值所存儲的數據始終是以原點位置為參考點的當前位置值，亦即為絕對地址值，與所用定位指令性質無關。 ----------------------------------------------------------- 4、原點回歸模式分析 1）為什么要進行原點回歸操作 原點回歸：機械所停止的位置不一定是原點，從當前位置回到原點的操作叫做原點回歸。 工件在每次斷電后所停止的位置不一定是原點，但PLC內部當前位置數據寄存器都已清零。這樣就需要做一次原點回歸操作而保持數據的一致性。 控制系統在首次投入運行，也必須先做一次原點回歸操作，確保原點位置的準確性。 ------------------------------ 2）原點回歸操作方式 原點回歸模式有2種回歸方式：DOG塊信號原點回；零相信號計數原點回歸。

DOG塊信號原點回歸特點： 開始位置只能在原點右邊 對DOG塊的長度有一定要求 重復精度受制于開關和DOG塊限制 零相信號計數原點回歸： 在近點開關DOG由ON變成OFF時，對編碼器輸出的Z相信號（零相信號）進行計數，當零相信號到達所設定的數目時，電機停止，停止位置為原點。

零相信號計數原點回歸特點： 必須有編碼器的Z相信號； 對DOG塊的要求降低了； 重復精度比DOG塊原點回歸有適當提高。 ------------------------------ 3）原點回歸的搜索功能 對DOG塊信號原點回歸來說，其開始位置只能在原點的右邊區域內進行。若DOG塊壓住近點開關、DOG塊牌近點開關左邊區域或DOG塊與限位開關保持 接觸都不能進行原點回歸。這就使DOG塊信號原點回歸模式應用受到了很大的限制。為此，又開發出了帶搜索功能的原點回歸模式。

DOG塊壓住B點近點開關：先向右運行，當DOG塊前端離開近點開關時，以爬行速度向左運行，后端一離開B點近點開關立即計數Z相信號，脈沖數到停止。PLC指令自動執行。

DOG塊處于C點：往右運行碰到D點左限開關，電機反轉往右運行，后端碰到B點近點開關，后面的動作同上。

DOG處于D點：先往右運行，其他動作同上。 ----------------------------------------------------------- 5、單速運行模式分析 1）單速定長運行模式分析 當工件以一種運行速度從位置A向位置B移動時稱作單速定長運行模式。 單速運行模式是定位控制中最基本也是最常用的運行模式，一般的定位控制指令都是針對單速運行模式所設計的。在定位控制中，工件的復雜定位一官半職直就一段一段的單帶運行模式的連接。

單速定長運行模式參數： 運行位置方式（相對或絕對） 最高速度 運行速度 加速時間Ta和減速時間Tb 位移量或絕對地址值 ------------------------------ 2）單速手動（JOG）運行模式分析 單速運行模式的特例，定位控制中不可缺少的運行模式。不管何種定位控制，都要求在程序中編入手動正反轉運行程序。

單速手動（JOG）運行模式參數： 最高速度 手動速度（大于步進電機基底速度） 加速時間Ta和減速時間Tb 位移量設置為最大 ------------------------------ 3）中斷單速定長運行模式分析 單速運行模式的一種變通和補充，當運行起動后，工件以指令規定的運行速度一直在移動，沒有具體的目標位置。直到有中斷信號輸入時，運行就以運行速度運行運行到指令指定的位移量時停止。

中斷單速定長運行模式參數： 最高速度 運行速度 加速時間Ta和減速時間Tb 定長位移量 中斷信號輸入 ----------------------------------------------------------- 6、多速運行模式分析 在定位控制的實際應用中，往往為了提高生產效率和保證加工精度，需要在一個定位控制中用兩種速度運行。例如：工件的快進-工進等控制就是。這時，可用二次單速運行模式進行定位連續運行來完成。但是單速運行模式有一個缺陷，它每次運行旱季要減速到停止后才能進行第二次單速運行。

雙速定位運行模式參數： 最高速度 基底速度 加速時間Ta和減速時間Tb ----------------------------------------------------------- 7、表格定位運行模式分析 無具體的定位指令，事先把定位控制的操作模式、操作要求（輸出頻率、脈沖個數、脈沖方向）以指令的形式事先存放在一些存儲單元內，形成一張表格，表格中的每一行表示一個定位控制操作。這張表格隨同程序一起寫入到PLC中去。然后在程序中用指令進行調用。

表格定位運行模式的應用和子程序調用十分相似，在需多種運行操作的定位控制中應用十分方便，可以簡化程序。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

總結

以上是生活随笔為你收集整理的三菱PLC定位控制1的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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