内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
的两路脉冲信号。 2.8.3编码器分类及特点
根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1.增量式编码器
增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90o，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
2.绝对式编码器
绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件；当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可 读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。
绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制（葛莱码）方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是：
1）可以直接读出角度坐标的绝对值； 2）没有累积误差；
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3）电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。
3.混合式绝对值编码器
混合式绝对值编码器，它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
光电编码器是一种角度（角速度）检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理 转换成相应的电脉冲或数字量，具有体积小，精度高，工作可靠,接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。
由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度5—10000线。
信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、
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推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。
信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。
如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。 A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。 A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。
A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。
对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。 对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米。
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第三章 控制方案的确定及其实现方法
3.1设计的总体任务及实现的功能
3.1.1自动称重配料系统控制要求
控制要求：使皮带电机转速随着上位机给定而改变，使得电机转速和重量两者之积满足所要所需要的控制值（给定值）。
系统被控制对象：皮带电机
被控制量：皮带电机转速、称重传感器的测量值。 控制量：PID所发出的控制信号。 控制装置：S7-200 PLC。 执行装置：富士变频器。
控制方法：无静差的PID控制方式及变频调速方式。 控制方式:单闭环控制。
控制功能：皮带电机起动、停止、正反转功能；自动/手动的转换功能；故障报警功能；故障手动复位功能等。 3.1.2设计任务
① 画出主电路，控制系统图； ② 分配I/O地址，列出元件表； ③ 设计系统控制的程序框图；
④ 根据程序框图设计该系统的控制梯形图，写出指令表； ⑤ 实现与上位机的通信功能； ⑥ 上机、实验调试通过。
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3.2控制思想的确定
皮带配料自动称重系统的原理图如图3.1所示
上位机PID变频器皮带电机PLC流量运算速度传感器重量传感器皮带秤 图3.1系统框图
不难看出控制核心在PLC，而变频器只是交流电机调速的执行器。对电机转速的控制环节由称重传感器和速度传感器两部分结合而成。
本设计的目的是：实现皮带传输的恒流量控制；控制实现手段：PLC的PID编程、变频器控制；功能要求：实现电机的手动自动控制、启动、停止、；给定值的输入功能；电机转速的PID控制功能；故障报警功能。
电机的启动、点动、停止功能是电机控制的基本控制要求，主要通过PLC来控制；对电机转速的控制要通过PLC的PID程序和变频器控制来实现；报警信号主要由变频器的报警输出端输送到PLC来实现。由于本系统所选择的电机类型是异步电动机，所以，要达到电机调速的目的单有PID算法还不行，还必须有一个变频调速装置，即变频器。虽然要实现对交流电机的调速目的，控制的方法有很多，但变频调速是最为科学有效的。
此外，还要有必要的测量装置。
第一个需要的装置就是测速装置。当前较为精确、使用较为普遍的测速装置是光电码盘。光电编码器通过编码的方式直接测出电机的转动频率。通过转动频率，我们就可以通过运算得到电机的转速。
第二个需要的装置就是称重传感器。称重传感器，可以测出传送到皮带上的物料的
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