三菱FX3U PLC高速计数器与增量式编码器的结合应用

三菱FX3U PLC高速计数器与增量式编码器的结合应用

在电气自动化领域，准确的测量与控制对于生产过程的高效运行至关重要。三菱FX3U PLC的高速计数器作为一种强大的功能模块，与增量式编码器配合使用，能够实现对各种物理量的精确测量与监控，为自动化系统提供了可靠的数据支持。本文将详细介绍三菱FX3U PLC高速计数器的使用方法、增量式编码器的工作原理，以及二者结合实现测量功能的具体应用。

一、三菱FX3U PLC高速计数器的使用方法

1. 高速计数器的输入分配

三菱FX3U PLC的高速计数器对应的基本单元输入编号为X000～X007，不同的高速计数器编号对应着不同的输入端子组合，具体分配如下表所示：

需要注意的是，使用高速计数器时，对应的输入端子滤波器常数会自动变化，X000～X005为5μs，X006、X007为50μs，并且这些输入端子不能重复使用，否则会导致程序运行错误。

2. 高速计数器的类型及计数模式

FX3U PLC的高速计数器分为单相单计数、单相双计数和双相双计数等类型。在实际应用中，需根据具体的测量需求选择合适的计数模式。例如，对于只需要测量脉冲数量的简单应用，可以选择单相单计数模式；而对于需要判断旋转方向和测量位置的场合，双相双计数模式则更为适用，因为它可以通过A、B相信号的相位关系来确定编码器的旋转方向。

3. 高速计数器的编程步骤

以双相双计数模式的C251为例，其编程步骤如下：

• 复位操作：在启动计数器之前，通常需要先对计数器进行复位操作，以确保计数的准确性。可以使用复位指令RST C251将计数器复位。
• 启动计数器：使用相应的启动指令来启动高速计数器，如LD X12、OUT C251，其中X12为启动计数器的输入信号。
• 计数方向监控：通过特殊辅助继电器M8251可以监控C251的计数方向，当编码器正向运行时M8251接通，反之断开。这样可以在程序中根据计数方向来进行不同的控制操作。

二、增量式编码器的工作原理

增量式编码器是一种将机械旋转或直线位移转换为周期性电信号的传感器，其工作原理基于光电转换。它主要由码盘、光电传感器和信号处理电路等部分组成。

在增量式编码器的码盘边缘上，开有一系列等角度的缝隙，这些缝隙分为透明和不透明部分。当码盘随工作轴一起转动时，光源发出的光线透过码盘的缝隙照射到光电传感器上，每转过一个缝隙，光电传感器就会产生一次光线的明暗变化，从而产生一个电脉冲信号。这些脉冲信号经过放大和整形后，输出给控制系统使用。

为了判断旋转方向，增量式编码器通常会输出A、B两组相位差为90度的脉冲信号。通过对A、B相信号的相位关系进行判断，可以确定编码器的旋转方向。具体来说，当A相为ON时，B相由OFF到ON，则为增计数，表示编码器正向旋转；当A相为ON时，若B相由ON到OFF，则为减计数，表示编码器反向旋转。

此外，增量式编码器还会输出一个Z相脉冲，每转一圈输出一个脉冲，该脉冲可作为基准点定位信号，用于确定编码器的零点位置。

三、三菱FX3U PLC高速计数器与增量式编码器的结合实现测量功能

将三菱FX3U PLC的高速计数器与增量式编码器结合起来，可以实现对旋转角度、转速、位移等物理量的精确测量。以下是一个简单的示例，用于测量电机的转速和旋转角度：

1. 硬件连接

将增量式编码器的A、B相信号分别连接到PLC的X000和X001输入端子，Z相信号可根据需要连接到其他输入端子，如X002。编码器的电源可根据其规格要求进行正确连接。

2. 编程实现

• 转速测量：选择合适的高速计数器，如C251，并按照上述编程步骤进行初始化设置。在程序中，可以使用定时中断或其他定时方式，每隔一定时间读取一次高速计数器的当前值，然后通过计算得到电机的转速。例如，假设编码器的分辨率为400个脉冲每转，定时时间为1s，则电机的转速（单位：转/分钟）可以通过以下公式计算：转速 =（C251的当前值×60）÷400。
• 旋转角度测量：同样使用C251对编码器的脉冲进行计数，由于编码器每转一圈输出的脉冲数是固定的，因此可以根据当前的计数值计算出电机的旋转角度。例如，若编码器分辨率为400个脉冲每转，则电机旋转一圈对应的计数值为400，当C251的计数值为200时，表示电机旋转了半圈，即旋转角度为180度。

通过以上方法，将三菱FX3U PLC高速计数器与增量式编码器紧密结合，能够实现对工业生产中各种旋转设备的精确测量与控制，提高生产过程的自动化水平和产品质量。