編碼器常被應(yīng)用于測量長度，位置，速度或角度等。按照信號(hào)原理，有增量型和絕對(duì)型兩類編碼器。以絕對(duì)型編碼器為例，這種編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16 線......編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。
本教程將分兩部分來講解編碼器在爐頂系統(tǒng)中的應(yīng)用：
第一部分為:編碼器在爐頂系統(tǒng)中的安裝位置及功能。
第二部分為：介紹幾種常見的編碼器參數(shù)、接線方式及編程設(shè)計(jì)思想。
一、 編碼器應(yīng)用概述
在中型、大型高爐的爐頂控制系統(tǒng)中，為提高布料準(zhǔn)確度、精確控制料流速度，實(shí)時(shí)探測高爐料面，需要獲得某些關(guān)鍵設(shè)備的正確位置。這些位置（或角度）通過與機(jī)械轉(zhuǎn)軸連接的編碼器來讀取。如下圖所示：
圖1 爐頂系統(tǒng)中編碼器應(yīng)用示意圖
這些關(guān)鍵設(shè)備的控制情況如下：
·下料閘 通過下料閘的開度（γ角）大小來控制下料速度。
·溜槽 通過溜槽實(shí)現(xiàn)環(huán)形布料。其中，包括有控制傾動(dòng)的上傾、下傾角度（α角）和控制溜槽旋轉(zhuǎn)角度（β角， 0～360o）
·探尺 通過探尺來探測高爐料面深度。
二、三種常見編碼器的型號(hào)特點(diǎn)
1、FRABA絕對(duì)式多圈并行編碼器的主要參數(shù)如下：
表1 編碼器（FRABA）主要參數(shù)
2、Eltra多轉(zhuǎn)絕對(duì)型并行編碼器的主要參數(shù)如下：
表2 編碼器（Eltra）主要參數(shù)
3、TURCK絕對(duì)型單轉(zhuǎn)軸型編碼器的主要參數(shù)如下：
表3 編碼器（Turck）主要參數(shù)
三、三種編碼器的接線方式
1、FRABA編碼器是數(shù)字量的，它連接到PLC的數(shù)字量模塊，編碼器出來的1顆線對(duì)應(yīng)模塊的1位。一共連接了23顆線，其中，2顆電源線，21顆信號(hào)線。21顆信號(hào)線中，每轉(zhuǎn)的分辨率為8192=213，用到13顆線；最大轉(zhuǎn)數(shù)為256=28，用到8顆線。具體接線方式如下：
表4 編碼器（FRABA）接線
2、Eltra編碼器也是數(shù)字量的。一共連接了16顆線，其中，2顆電源線，14顆信號(hào)線。14顆信號(hào)線中，每轉(zhuǎn)的分辨率為1024=210，用到10顆線；最大轉(zhuǎn)數(shù)為16=24，用到4顆線。具體接線方式如下：
表5 編碼器（Eltra）接線
3、
Turck編碼器是模擬量的。它連接到PLC的模擬量模塊。編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出4～20mA的電流信號(hào)。具體接線方式如下：
表6 料流、傾動(dòng)、回轉(zhuǎn)編碼器（Turck）接線
這其中，I+為電流環(huán)路的輸入；I-為電流環(huán)路的輸出；ST為SET輸入，用于復(fù)位編碼器，設(shè)定為4mA；VR即Up/down輸入，當(dāng)該值為0時(shí)，軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出漸增的電流值，逆時(shí)針時(shí)，輸出漸減的電流值；該值為1時(shí)，則相反。連帶模件的接線圖如下：
圖2 編碼器（Turck）模件接線圖
四、程序?qū)崿F(xiàn)
1.編碼器（FRABA）的程序?qū)崿F(xiàn)
· 將編碼器的21位二進(jìn)制值讀出來。這里，我們用一個(gè)32位的DWORD型變量MD0來存放讀出的編碼器數(shù)值，如圖所示：
圖3 編碼器（FRABA）數(shù)值對(duì)應(yīng)圖
計(jì)算出編碼器旋轉(zhuǎn)一圈，對(duì)應(yīng)的探尺實(shí)際距離，這里假設(shè)實(shí)際距離為L0，則探尺的探測距離 L=MD0/8192 ＊ L0
2.編碼器（Eltra）的程序?qū)崿F(xiàn)
其編程設(shè)計(jì)思想與東探尺基本類似。唯一不同的是，西探尺的編碼是格雷碼，而非二進(jìn)制碼，編程時(shí)，要先將格雷碼轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制碼，其轉(zhuǎn)換方法為：保留格雷碼的最高位作為二進(jìn)制碼的最高位，而次高位二進(jìn)制碼為高位二進(jìn)制碼與次高位格雷碼相異或，而二進(jìn)制碼的其余各位與次高位二進(jìn)制碼的求法相類似。
這樣讀取14為格雷碼編碼的編碼器數(shù)值的方法如圖所示，這里用MW4來存放讀取的編碼器數(shù)值：
圖4 編碼器（Eltra）數(shù)值對(duì)應(yīng)圖
3.編碼器（Turck）的程序?qū)崿F(xiàn)
這種編碼器是模擬量信號(hào)。進(jìn)入PLC后，4～20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～27648.這里，以回轉(zhuǎn)為例，假設(shè)，在回轉(zhuǎn)角度為00時(shí)，對(duì)應(yīng)的模入值為PIWmin；回轉(zhuǎn)角度為3600時(shí)，對(duì)應(yīng)的模入值為PIWmax；那么，當(dāng)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到某角度β時(shí)，對(duì)應(yīng)的模入值為PIW，下列等式是成立的：
β/360 = （PIW- PIWmin）/ （PIWmax - PIWmin）
即：β= （PIW- PIWmin）/ （PIWmax - PIWmin） ＊ 360
