اتصال انکودر به فتک
اتصال انکودر به فتک – High Speed Counter در پی ال سی فتک
اتصال انکودر به PLC فتک یکی از روشهای کاربردی برای اندازهگیری سرعت، موقعیت، تعداد دور و مقدار جابهجایی در ماشینآلات صنعتی است. در بسیاری از پروژههای اتوماسیون، زمانی که سرعت پالسهای ورودی بالا باشد، استفاده از ورودیهای عادی PLC کافی نیست و باید از قابلیت High Speed Counter یا HSC استفاده شود.
قابلیت High Speed Counter در PLC فتک برای شمارش پالسهایی طراحی شده است که سرعت آنها از محدوده شمارش عادی ورودیهای دیجیتال بیشتر است. به همین دلیل در پروژههایی که از انکودر استفاده میشود، HSC یکی از امکانات مهم PLC FATEK محسوب میشود.
در یک سیستم معمولی، انکودر روی محور موتور یا قسمت مکانیکی ماشین نصب میشود و با چرخش محور، پالس تولید میکند. این پالسها به ورودی High Speed Counter در پی ال سی فتک منتقل شده و PLC تعداد پالسها را شمارش میکند.
از روی تعداد پالسهای دریافتشده میتوان اطلاعاتی مانند سرعت، موقعیت و مقدار حرکت محور را محاسبه کرد.
انکودر چیست و چرا به PLC فتک متصل میشود؟
انکودر یک تجهیز فیدبک است که حرکت مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند.
انکودرها میتوانند بهصورت Incremental یا Absolute باشند، اما در بسیاری از پروژههای ساده و متوسط صنعتی، انکودر Incremental برای اتصال به PLC فتک مورد استفاده قرار میگیرد.
در انکودر Incremental معمولاً کانالهای A و B وجود دارند.
با استفاده از اختلاف فاز بین کانال A و B میتوان علاوه بر تعداد پالس، جهت چرخش محور را نیز تشخیص داد.
در برخی مدلها کانال Z نیز وجود دارد که بهعنوان پالس مرجع یا Index استفاده میشود.
High Speed Counter در PLC فتک چیست؟
High Speed Counter در PLC فتک قابلیتی است که به PLC اجازه میدهد پالسهای سریع را بدون وابستگی به سیکل معمول برنامه PLC شمارش کند.
این موضوع اهمیت زیادی دارد؛ زیرا اگر پالسهای انکودر با سرعت بالا تولید شوند، ممکن است ورودی دیجیتال معمولی PLC نتواند تمام پالسها را تشخیص دهد.
HSC برای چنین شرایطی طراحی شده است.
به همین دلیل هنگام اتصال انکودر به فتک باید ابتدا مشخص شود که CPU مورد استفاده از High Speed Counter پشتیبانی میکند و ورودیهای مربوط به HSC کدام ورودیها هستند.
اتصال انکودر Incremental به PLC فتک
برای اتصال یک انکودر Incremental به PLC FATEK ابتدا باید مشخصات انکودر و CPU بررسی شود.
در یک اتصال رایج، تغذیه انکودر از منبع مناسب تأمین شده و خروجیهای A و B به ورودیهای High Speed Counter PLC متصل میشوند.
اگر از کانال Z نیز استفاده شود، این سیگنال باید به ورودی مناسب اختصاص داده شود.
سیمبندی دقیق باید بر اساس مدل انکودر و مدل CPU فتک انجام شود؛ زیرا نوع ورودی، سطح ولتاژ و روش اتصال در مدلهای مختلف میتواند متفاوت باشد.
کانال A و B انکودر
کانالهای A و B مهمترین خروجیهای یک انکودر Incremental هستند.
این دو سیگنال معمولاً دارای اختلاف فاز هستند.
PLC فتک با بررسی ترتیب تغییر وضعیت A و B میتواند جهت چرخش را تشخیص دهد.
اگر ابتدا A و سپس B تغییر کند، سیستم میتواند یک جهت را تشخیص دهد و اگر ترتیب تغییرات برعکس شود، جهت مخالف شناسایی میشود.
به همین دلیل برای کنترل موقعیت و حرکت دوطرفه، استفاده از A و B اهمیت زیادی دارد.
کانال Z در انکودر
کانال Z یا Index معمولاً یک پالس مرجع در هر دور تولید میکند.
در برخی ماشینآلات میتوان از این پالس برای مشخص کردن نقطه مرجع استفاده کرد.
بهعنوان مثال در یک محور صنعتی، پس از روشن شدن سیستم میتوان محور را حرکت داد تا پالس Z یا نقطه مرجع شناسایی شود.
استفاده از Z به نوع انکودر، طراحی ماشین و روش کنترل بستگی دارد.
انواع حالتهای شمارش High Speed Counter
قابلیت HSC در PLC فتک میتواند بسته به مدل CPU و امکانات آن، در حالتهای مختلف شمارش مورد استفاده قرار گیرد.
از کاربردهای متداول میتوان به شمارش تکفاز، شمارش دو فاز و حالتهایی برای تشخیص جهت حرکت اشاره کرد.
در حالت Quadrature از سیگنالهای A و B برای تشخیص تعداد پالس و جهت چرخش استفاده میشود.
این حالت برای محورهایی که حرکت رفت و برگشتی دارند بسیار کاربردی است.
محاسبه موقعیت با انکودر و PLC فتک
یکی از مهمترین کاربردهای اتصال انکودر به فتک، محاسبه موقعیت محور است.
فرض کنید انکودر در هر دور تعداد مشخصی پالس تولید کند.
PLC میتواند تعداد پالسهای دریافتشده را شمارش کرده و بر اساس تعداد پالس در هر دور، میزان چرخش محور را محاسبه کند.
اگر نسبت مکانیکی بین انکودر و محور نیز مشخص باشد، میتوان مقدار جابهجایی خطی را محاسبه کرد.
این روش در ماشینهای برش، نوار نقاله، دستگاههای بستهبندی و سیستمهای Positioning بسیار کاربردی است.
محاسبه سرعت با High Speed Counter
از دیگر کاربردهای High Speed Counter در PLC فتک محاسبه سرعت است.
PLC میتواند تعداد پالسهای انکودر را در یک بازه زمانی مشخص اندازهگیری کند.
با استفاده از تعداد پالس و مشخصات انکودر میتوان سرعت چرخش محور را محاسبه کرد.
در کاربردهای صنعتی، سرعت محاسبهشده میتواند روی HMI نمایش داده شود یا برای کنترل سایر تجهیزات مورد استفاده قرار گیرد.
کاربرد انکودر فتک در نوار نقاله
اتصال انکودر به PLC فتک در نوار نقاله یکی از کاربردهای رایج این سیستم است.
انکودر میتواند روی محور نوار نقاله نصب شود و حرکت تسمه را اندازهگیری کند.
PLC با دریافت پالسهای انکودر میتواند سرعت نوار نقاله را محاسبه کند.
همچنین میتوان از تعداد پالسها برای محاسبه طول حرکت محصول استفاده کرد.
این قابلیت در خطوط بستهبندی و انتقال محصول اهمیت زیادی دارد.
کاربرد انکودر در دستگاه برش
در دستگاههای برش، طول محصول باید با دقت مشخصی اندازهگیری شود.
در این شرایط میتوان انکودر را روی محور اندازهگیری یا مکانیزم حرکت نصب کرد.
پالسهای انکودر به High Speed Counter PLC فتک ارسال میشوند.
PLC تعداد پالسها را شمارش کرده و پس از رسیدن به مقدار مورد نظر، فرمان مناسب برای عملیات برش صادر میکند.
این روش باعث میشود طول محصول با دقت بیشتری کنترل شود.
کاربرد انکودر در ماشین بستهبندی
در ماشینهای بستهبندی نیز هماهنگی بین حرکت محصول و مکانیزمهای ماشین اهمیت زیادی دارد.
با استفاده از انکودر میتوان موقعیت یا سرعت حرکت محصول را اندازهگیری کرد.
PLC FATEK میتواند اطلاعات انکودر را دریافت کرده و بر اساس برنامه کنترلی، فرمان مناسب را برای موتور، سروو یا سایر تجهیزات صادر کند.
اتصال انکودر به PLC فتک برای کنترل سرعت موتور
یکی دیگر از کاربردهای مهم انکودر، فیدبک سرعت موتور است.
در این ساختار، انکودر سرعت واقعی محور را اندازهگیری میکند.
PLC فتک اطلاعات مربوط به سرعت را دریافت کرده و میتواند آن را با مقدار تنظیمی مقایسه کند.
در صورت نیاز میتوان خروجی PLC را برای کنترل درایو یا سایر تجهیزات استفاده کرد.
این ساختار میتواند در سیستمهایی که کنترل سرعت اهمیت دارد مورد استفاده قرار گیرد.
ارتباط انکودر و HMI با PLC فتک
در پروژههای صنعتی میتوان مقدار شمارش HSC، سرعت و موقعیت محاسبهشده را روی HMI نمایش داد.
اپراتور میتواند مقدار واقعی سرعت محور را مشاهده کند.
همچنین میتوان مقدار موقعیت، تعداد پالس، وضعیت سنسورها و سایر اطلاعات ماشین را در HMI نمایش داد.
این موضوع باعث میشود سیستم برای اپراتور قابل کنترلتر و قابل مانیتورینگتر باشد.
تنظیم High Speed Counter در نرمافزار PLC فتک
برای استفاده از HSC باید تنظیمات مربوط به High Speed Counter در نرمافزار برنامهنویسی PLC فتک انجام شود.
نوع شمارش، ورودی مورد استفاده و سایر تنظیمات باید مطابق مدل CPU و نیاز پروژه انتخاب شوند.
در پروژههای انکودر دوکاناله، حالت مناسب برای دریافت A و B باید انتخاب شود.
همچنین در صورت نیاز به تشخیص جهت، تنظیمات مربوط به Quadrature باید مطابق قابلیت CPU انجام شود.
نکته مهم در انتخاب CPU فتک
همه مدلهای PLC فتک از نظر تعداد و مشخصات High Speed Counter یکسان نیستند.
بنابراین قبل از خرید PLC باید مشخصات CPU بررسی شود.
اگر پروژه دارای انکودر با فرکانس پالس بالا باشد، انتخاب CPU مناسب اهمیت زیادی دارد.
همچنین باید بررسی شود که کدام ورودیهای دیجیتال برای HSC قابل استفاده هستند.
انتخاب انکودر مناسب برای PLC فتک
برای انتخاب انکودر مناسب باید چند پارامتر مهم بررسی شود.
تعداد پالس در هر دور، نوع خروجی، ولتاژ تغذیه، حداکثر فرکانس، تعداد کانالها، نوع شفت و شرایط محیطی از جمله این پارامترها هستند.
همچنین باید حداکثر فرکانس پالس انکودر با قابلیت HSC در PLC مطابقت داشته باشد.
اگر انکودر تعداد پالس بسیار زیادی در هر دور تولید کند، ممکن است نیاز به بررسی دقیق ظرفیت ورودی PLC وجود داشته باشد.
مزایای اتصال انکودر به فتک
استفاده از انکودر در کنار PLC FATEK مزایای مختلفی دارد.
از جمله این مزایا میتوان به اندازهگیری دقیق سرعت، کنترل موقعیت، تشخیص جهت حرکت، شمارش پالس، اندازهگیری طول و ایجاد فیدبک برای سیستم کنترل اشاره کرد.
استفاده از High Speed Counter نیز امکان دریافت پالسهای سریع را فراهم میکند.
به همین دلیل HSC یکی از قابلیتهای مهم PLC در پروژههای Motion و Positioning محسوب میشود.
خطاهای رایج در اتصال انکودر به PLC فتک
اگر انکودر به PLC فتک متصل شده اما مقدار شمارنده تغییر نمیکند، ابتدا باید سیمبندی بررسی شود.
تغذیه انکودر باید اندازهگیری شود.
سپس خروجی A و B باید بررسی شوند.
تنظیمات High Speed Counter نیز باید بررسی شود.
همچنین باید اطمینان حاصل شود که انکودر به ورودیهایی متصل شده که قابلیت HSC دارند.
اگر جهت حرکت اشتباه نمایش داده شود، ترتیب یا تنظیم کانالهای A و B باید بررسی شود.
نویز صنعتی، کابل نامناسب و سیمبندی نادرست نیز میتواند باعث شمارش اشتباه پالسها شود.
نکات مهم سیمکشی انکودر
کابل انکودر باید تا حد امکان از کابلهای قدرت، کابل موتور و مسیرهای دارای نویز فاصله داشته باشد.
در محیطهای صنعتی استفاده از کابل مناسب و شیلددار اهمیت زیادی دارد.
اتصال صحیح شیلد نیز باید مطابق اصول EMC و دستورالعمل تجهیزات انجام شود.
همچنین مسیر کابل انکودر نباید بدون دلیل طولانی شود.
انکودر را بررسی و ساختار مناسب را طراحی کرد.
اتصال انکودر به PLC فتک (FATEK) و حداکثر سرعت ورودی مدلهای مختلف
استفاده از انکودر (Encoder) در PLCهای فتک یکی از رایجترین روشها برای اندازهگیری موقعیت، سرعت و تعداد دور موتور است. اکثر PLCهای سری B1 و FBs از ورودیهای پرسرعت (High Speed Counter یا HSC) پشتیبانی میکنند و میتوانند سیگنالهای انکودرهای افزایشی (Incremental Encoder) را با دقت بالا دریافت کنند. این قابلیت در کاربردهایی مانند کنترل سروو موتور، دستگاههای بستهبندی، CNC، برش، چاپ و نوار نقاله بسیار کاربردی است.
| سری PLC فتک | حداکثر سرعت ورودی | توضیحات فنی |
|---|---|---|
| B1 Series | 200 kHz | ورودی 24V Single-ended، مناسب اتصال انکودرهای NPN و PNP |
| FBs-A Series | 10 kHz | سری اقتصادی، مناسب شمارش و کاربردهای سرعت پایین، برای انکودرهای سرعت بالا توصیه نمیشود. |
| FBs-B Series | 100 kHz | دارای ورودیهای HSC با سرعت متوسط، مناسب اکثر کاربردهای صنعتی سبک. |
| FBs-C (MC) Series | 200 kHz | دارای ورودیهای سختافزاری، مناسب Motion Control و اتصال انکودر. |
انواع حالتهای شمارش (Counting Modes) در فتک
به طور کلی ۴ حالت اصلی برای کانترهای سختافزاری در PLCهای فتک وجود دارد:
۱. حالت شمارش ساده (U/D Counter) – یک فاز
عملکرد: در این حالت شما فقط یک ورودی (مثلاً A) دارید.
کاربرد: برای اندازهگیری سرعت خطی، دور نوار نقاله یا شمارش تعداد قطعات عبوری (بدون نیاز به جهت چرخش).
۲. حالت جهتدار (Directional) – دو فاز
عملکرد: شامل دو ورودی است: یکی برای پالس (Pulse) و دیگری برای تعیین جهت (Direction).
کاربرد: وقتی میدانید سیستم در دو جهت حرکت میکند و نیاز دارید PLC هم جهت و هم مقدار را متوجه شود.
۳. حالت تفاضلی (Up/Down) – دو فاز
عملکرد: دارای دو ورودی مجزا برای شمارش بالا (Up) و پایین (Down) است.
کاربرد: در سیستمهایی که یک سنسور برای حرکت رو به جلو و سنسور دیگری برای حرکت رو به عقب دارید.
۴. حالت انکودری (A/B Phase) – دقیقترین حالت (Quadrature)
عملکرد: از دو ورودی (A و B) استفاده میکند که با اختلاف فاز ۹۰ درجه (Quadrature) به PLC وارد میشوند.
ویژگی: این حالت دقیقترین است؛ زیرا علاوه بر تشخیص جهت خودکار (بر اساس تقدم و تأخر فاز)، در برخی تنظیمات امکان ضرب در ۴ (x4) نیز وجود دارد که رزولوشن انکودر را ۴ برابر میکند.
کاربرد: دقیقاً مخصوص انکودرهای سروو موتور و استپ موتور برای کنترل موقعیت دقیق در ماشینهای CNC، بستهبندی و برش.
مشاوره جهت راه اندازی
مجموعه برق موشن، صفر تا صد خدمات راه اندازی تجهیزات صنعتی همراه با مشاوره کاملا رایگان ارائه میدهد، برای اطلاع از قیمت با شماره تلفن 09381234717 تماس حاصل فرمایید
نحوه اتصال انکودر به پی ال سی فتک
سیمبندی انکودر
در این مرحله سیمهای انکودر به PLC متصل میشوند.
- -تغذیه +24V
- -تغذیه 0V
- -خروجی A به ورودی پرسرعت X0
- -خروجی B به ورودی پرسرعت X1
- -خروجی Z (در صورت نیاز) به ورودی Index
برای جلوگیری از نویز نیز بهتر است از کابل شیلددار استفاده شود.
در نرمافزار WinProLadder باید ورودیهای موردنظر به عنوان High Speed Counter (HSC) تعریف شوند. همچنین حالت شمارش انتخاب میشود.
- 1X
- 2X
- 4X (Quadrature)
حالت 4X بیشترین دقت را در خواندن انکودر فراهم میکند.
ابتدا در قسمت I/O CONFIGURATION کانتر سرعت بالای مد نظر خود را انتخاب میکنیم (HSC0) و نوع شمارنده COUNTER TYPE و مد شمارش که بالاتر توضیح داده شده را روی A/B میگذاریم که بتوانیم با پالس یک و دو انکودر INCREMENTAL خود مقدار حرکت را بشماریم.
دستور HSCTR (Function 92) یکی از مهمترین دستورات مربوط به High Speed Counter در PLCهای فتک است. این دستور برای خواندن مقدار شمارنده سختافزاری (Hardware HSC) و انتقال آن به حافظه PLC استفاده میشود. بدون اجرای HSCTR، مقدار واقعی شمارنده سختافزاری در رجیسترهای PLC بهروزرسانی نمیشود.به کمک این دستور مقدار انکودر درر رجیستر مخصوص HSC0 یعنی R4096 ریخته میشود.
دستور HSCTW (Hardware High Speed Counter Write) برای نوشتن اطلاعات از حافظه PLC به شمارنده سختافزاری (ASIC) استفاده میشود. با این دستور میتوان مقدار فعلی شمارنده (CV) یا مقدار تنظیمی (PV) را داخل سختافزار HSC نوشت.
وضیح پایههای HSCTW
1- EN (Enable)
ورودی فعالکننده دستور است.
-وقتی EN روشن شود، داده از PLC به ASIC منتقل میشود.
-در نسخه P (Pulse) فقط با لبه مثبت (0→1) اجرا میشود.
2- S (Source)
منبع دادهای است که باید نوشته شود.
اگر بخواهید:
-شمارنده را صفر کنید → مقدار صفر را در رجیستر CV قرار میدهید.
-مقدار Preset را تغییر دهید → مقدار جدید را در رجیستر PV قرار میدهید.
3- CN (Counter Number)
شماره شمارنده یا تایمر سختافزاری.
مقدار | عملکرد |
|---|---|
(0) | HSC0 |
(1) | HSC1 |
(2) | HSC2 |
(3) | HSC3 |
(4) | HSTA |
4- D (Destination)
مشخص میکند داده در کدام رجیستر سختافزاری نوشته شود. مقدار 0 یعنی CURRENT VALUE یا CV .
و عدد 1 یعنی PRESET VALUE یا PV.
کاربرد CV: صفر کردن شمارنده
مقدار جاری انکودر را صفر میکنیم.
کاربرد PV: تعیین مقدار Preset
فرض کنید میخواهیم وقتی انکودر به 10000 پالس رسید، Interrupt اجرا شود.وقتی عدد D یک باشد مقدار 10000 داخل رجیستر Preset سختافزاری قرار میگیرد و به محض برابر شدن CV = PV، وقفه HSC0I اجرا خواهد شد.
در این مثال با دستور استارت ابتدا مقدار لحظه ای کانتر را صفر کرده و همزمان خروجی Y0 را ست میکنیم.سپس با HSCTW دوم مقدار 100 داخل PV میریزیم تا وقتی انکودر به این عدد رسید اینتراپت ما اجرا شود.
قسمت اینتراپت برنامه را داخل SUBROUTINE مینویسیم.در این قمست با دستور LBL وقفه HSC0I را فعال میکنیم تا اینتراپت ورودی سرعت بالای اول فعال شود.
سپس Y0 که در استارت دستگاه روشن شده بود را خاموش میکنیم و در اخر برای خروج از وقفه سخت افزاری و همچنین به مشکل نخوردن برنامه دستور RETURN INTERRUPT یا RTI را استفاده میکنیم.
به کمک برنامه بالا شما هر زمان که دستور استارت را میدهید موتور روشن شده و زمانی که به 100 پالس برسد خاموش میشود.
تبدیل پالس انکودر به سانتیمتر
برای اینکه PLC بتواند مقدار حرکت را به جای پالس، به سانتیمتر نمایش دهد، ابتدا باید بدانیم هر پالس معادل چه مقدار حرکت است. این مقدار به قطر چرخ یا غلتک و تعداد پالسهای انکودر در هر دور بستگی دارد.
ابتدا محیط چرخ محاسبه میشود. اگر قطر چرخ 10 سانتیمتر باشد، محیط آن برابر است با:
10 × 3.14 = 31.4 سانتیمتر
یعنی با یک دور کامل چرخش، چرخ 31.4 سانتیمتر حرکت میکند.
حالا فرض کنید انکودر 1000 پالس در هر دور (1000 PPR) تولید میکند. در این صورت کافی است محیط چرخ را بر تعداد پالسها تقسیم کنیم:
31.4 ÷ 1000 = 0.0314 سانتیمتر
بنابراین هر پالس معادل 0.0314 سانتیمتر حرکت است.
اگر PLC مقدار 2500 پالس را از انکودر بخواند، طول حرکت برابر خواهد بود با:
2500 × 0.0314 = 78.5 سانتیمتر
یعنی جسم یا نوار نقاله 78.5 سانتیمتر حرکت کرده است.
اگر انکودر در حالت 4X استفاده شود، تعداد پالسهای قابل شمارش چهار برابر میشود. یعنی یک انکودر 1000 PPR در عمل 4000 Count در هر دور تولید میکند. در این حالت هر Count مقدار کمتری از حرکت را نشان میدهد و دقت اندازهگیری چهار برابر بیشتر میشود، اما طول نهایی حرکت تغییری نمیکند.
به همین دلیل در برنامه PLC فتک، پس از خواندن مقدار شمارنده پرسرعت (High Speed Counter)، کافی است تعداد پالسها در مقدار حرکت هر پالس ضرب شود تا طول حرکت بر حسب سانتیمتر یا میلیمتر به دست آید. این روش در دستگاههای برش، بستهبندی، چاپ، CNC و نوار نقاله کاربرد بسیار زیادی دارد.
انتخاب انکودر مناسب
برای انتخاب صحیح انکودر باید به موارد زیر توجه شود:
-تعداد پالس (PPR)
-ولتاژ خروجی (5V یا 24V)
-نوع خروجی (NPN، PNP یا Line Driver)
-حداکثر سرعت چرخش
-فرکانس خروجی که نباید از ظرفیت ورودی High Speed PLC بیشتر باشد.
کاربرد انکودر در PLC فتک
ورودیهای پرسرعت فتک در بسیاری از ماشینآلات صنعتی استفاده میشوند، از جمله:
-کنترل سروو موتور
-اندازهگیری طول پارچه و کابل
-دستگاههای برش اتوماتیک
-ماشینآلات بستهبندی
-خطوط انتقال مواد
-کنترل سرعت موتور
-سیستمهای موقعیتیابی (Position Control)
-شمارش قطعات با دقت بالا
نظری برای این وجود ندارد.