Энкодер: плавает число импульсов на оборот

[Nicolayy]

В общем такая история: на токарном станке установили инкрементальный энкодер Hengstler 0 522 282, питание 10-30 VDC, 2500 имп/об. Используется для определения угла поворота вала, управляющего перемещением резца, чтобы в соответствии с ним перемещать сервоприводом заготовку. У энкодера 6 сигналов: U, GND, A, B, N, ERROR. Подключаем U к плюсу блока питания, GND - к минусу, на ПЛК Siemens S7-1200 CPU1215C DC/DC/DC подключаем сигналы энкодера A и B к дискретным входам I0.0 и I0.1. Входы 24V, фильтрация дискретных сигналов: 0.1 микросекунды, используется счётчик A/B Counter. Фаза A параллельно подключена на дискретный канал I0.2 ПЛК, по которому определяется частота вращения вала (от нее зависит скорость работы сервопривода). У контроллера ограничения по импульсам на входы - 100 кГц, по факту там около 3 - 4 кГц получается.

Проблема в следующем. Передаточное число между шестернями вала двигателя и ведомого вала = 3.6, т.е. один оборот ведомого вала должен соответствовать 2500х3.6 = 9000 импульсов. Однако, это не так, импульсов по факту меньше. Количество импульсов на один оборот задается с панели оператора, опытным путём оператор сам подобрал наиболее подходящее значение: 8856 имп. Но за 50 - 100 оборотов угол сильно смещается от нулевой точки (где-то на полградуса, иногда больше).

Мы для эксперимента подключили сигнал референтной метки (сигнал N) к четвертому входу контроллера и поставили в настройках ПЛК сброс счётчика по этому входу. Крутя энкодер руками (очень медленно) определили, что между референтными точками (точками обнуления) контроллер насчитывает нам по разному, но примерно в диапазоне 2455 - 2465 импульсов. В общем, понятно откуда взялись 8856 импульсов (2460x3.6).

Ну, взяли другой энкодер другой фирмы с теми же характеристиками (Baumer EIL580P-TT125PQ.2500.B) - всё аналогично.

Использовать референтную точку в качестве нулевой мы не можем (даже если переставим энкодер на ведомый вал), потому что она может быть разной, это определяется оператором, который сбрасывает счётчик импульсов (ну, как бы счетчик градусов) после выставления нулевой точки на валу.

Может, кто подскажет, в чём может быть дело?

p.s. Да, еще: используется блок питания не 24 В, а 28 В. Может это как-то влиять?..

[paul-th]

Сложно сказать, надо смотреть где потеря и как идет(на выходе или в контроллере) и есть ли она. Питание написано до 30 в. Проверить на другом контроллере или отдельном счетчике импульсов. Я для таких случаев делал программу конкретно под заданное количество импульсов счета на контроллере и онлайн сидел смотрел соответствие с учетом сигнала Z. Смотрел сколько импульсов на оборот и суммарно на несколько оборотов. Не знаю как у Сименса, у Дельты под эти дела есть специально заточенные высокоскоростные входа и высокоскоростные счетчики и проблем не было со счетом, если только с энкодера выходит заведомо меньше импульсов. Написано 1024, а выходит 1000.

[keysansa]

У контроллера ограничения

У вас не эти ограничения срабатывают, а цикл программы не поспевает за импульсами. Обрабатывайте энкодер по прерываниям. 2500 в этом датчике импульсов=0.144 град/имп. 2460 - иррациональная дробь получается.

[Serex]

C

У вас не эти ограничения срабатывают, а цикл программы не поспевает за импульсами.

Это не при чем. Там аппаратный счетчик, который считает помимо цикла PLC, его только считываешь, когда хочешь и все. Вот завтра опять буду программу с этим же счетчиком буду перелопачивать. Могу настройки показать.

Отправлено спустя 4 минуты 12 секунд:
У меня связка энкодер Autonics и этот же контроллер - работает отлично, соотношение импульсов примерно такое же. Я бы поискал причину где-то в проводах. Они очень чувствительны ко всяким наводкам.

[keysansa]

Я бы поискал причину где-то в проводах. Они очень чувствительны ко всяким наводкам.

Там частота не особо большая. Полтора оборота энкодера в секунду. Тем более, что руками крутят (двигатель выключен) - тоже самое.
Может все-таки блок питания шумит?

[Универсал]

Каким образом помехи могут уменьшить число импульсов?

один оборот ведомого вала должен соответствовать 2500х3.6 = 9000 импульсов. Однако, это не так, импульсов по факту меньше.

[Serex]

Ну если помехи делают импульсы неразборчивыми. Т.е. нет фронта, нет импульса. У нас подобная проблема была, когда энкодер решили поставить рядом с двигателем. Я так думаю, вибрация, давала значительную ошибку на энкодер. Потом поставили энкодер на самый стабильный вал, и точность измерения выросла до максимума для этого станка.

[keysansa]

Я так думаю, вибрация, давала значительную ошибку на энкодер.

Вы энкодер через муфту подсоединяли, или напрямую, к валу?

[Nicolayy]

В общем, понятно, что нет определенности, в чем может быть дело, так что надо для начало попробовать на другом ПЛК. У меня есть такой же CPU1215C еще один и какая-то китайская пародия на S7-200 CPU224XP, на нем тоже можно проверить. Взял сегодня на предприятии поиграться энкодер Baumer EIL580P (который показал тот же результат, что и Hengstler), завтра утром буду проверять на столе с разными блоками питания. Посмотрим...

Ну если помехи делают импульсы неразборчивыми. Т.е. нет фронта, нет импульса. У нас подобная проблема была, когда энкодер решили поставить рядом с двигателем. Я так думаю, вибрация, давала значительную ошибку на энкодер

Ну, у нас так получилось, что мы вчера энкодер Baumer даже не устанавливали на станок - просто отсоединили разъем от энкодера Hengstler, и в этот разъем (10-пиновый "мама") запихнули провода от Baumer (у которого вообще нет разъема, а просто провода из энкодера выходят). Т.е. и крутили его просто держа в руках.

Вы энкодер через муфту подсоединяли, или напрямую, к валу?

У нас, кстати, первое предположение было, что всё дело в муфте, которая, действительно, плохо зажимала вал. Но оказалось, что это никак не влияло...

[GrayCat]

М-мм... А взять осциллограф, и посмотреть непосредственно на сигналы? Двухканальный, разумеется...

Очень, очень многие проблемы, которые с "прозвонкой" искать можно годами, элементарно решаются с помощью современных осциллографов.

[Ryzhij]

Там аппаратный счетчик, который считает помимо цикла PLC, его только считываешь, когда хочешь и все. Вот завтра опять буду программу с этим же счетчиком буду перелопачивать.

Режим счёта какой? Самым помехоустойчивым обычно является режим умножения на 4 с использованием всех линий (A, /A, B, /B и Z, /Z)

[keysansa]

Самым помехоустойчивым

Тогда уж SSI

[Nicolayy]

Ну, короче дурдом полный. Подключил на работе на столе другой контроллер CPU1215C, к нему энкодер Baumer через нормальный блок питания 24В. И картина та же самая. Т.е. 2455 - 2465 импульсов на оборот.
Ну, я решил проверить., изменятся ли показания, если покрутить энкодер туда-сюда между референтными точками (т.е. условно между 1000 и 2000 значениями счетчика, то в плюс, то в минус). Короче, первый раз ничего не изменилось - 2461 импульс. Повторил эксперимент. И на следующем обороте счетчик досчитал ровно до 2499! Ладно, повторил третий раз - опять 2455 импульсов. Вот что это вообще такое? ))

[keysansa]

Не особо вероятно сразу, но сейчас - оба энкодера с "бедой" (масло, перекос диска). Они новые?
ЗЫ. Осциллографа нет?
ЗЫЫ. Хотя, на столе.. 1-2м провод, 3-4 кГц... Что тут осциллографом увидишь?

[Nicolayy]

Они новые?

Hengstler не особо новый, лежал зипом на складе, но не эксплуатировался. Baumer - новый. 2 недели назад только купили.

Осциллографа нет?

Не, нет.

[keysansa]

Тогда исключаем:
- энкодеры
- провода
- контроллер

Остается программная реализация. Вы ее так и не показали.

[Nicolayy]

Остается программная реализация. Вы ее так и не показали

ДА, ВЫ ПРАВЫ, ВЫ ЧЕРТОВСКИ ПРАВЫ!

Ребята, извините, что поднапряг вас всех.
Все дело в программе. Косяк с алгоритмом. Всё нормально контроллер считает, и энкодер нормально работает, просто я - косячник. Я пока не могу определить, что там конкретно не так с алгоритмами (на первый взгляд ошибки не вижу), но факт остается фактом - как только я закомментировал вызов функции, которая мне там обрабатывает результаты счетчика этих импульсов, так энкодер сразу стал нормально считать до 2500.

Всем спасибо, что помогли.

[Looker]

Все дело в программе. Косяк с алгоритмом.

Может мой опыт (20+ лет давности) поможет: контроллер SLC-5/01 (или 02), Float отсутствует. Требовалось определение положения материала на конвейерной ленте. Определение положения в "попугаях" энкодера - вылет за разрядную сетку. Пересчет в миллиметры - укладывается, но в конце ленты погрешность была неприемлемой, причем знак и величина погрешности менялись от скорости ленты. "Отбрасывание" при целочисленных вычислениях дало этот эффект. Учет долей миллиметров (отбрасываемой части) - все решило.
PS. К задачам интегрирования (пройденный путь по энкодеру, объем по расходу...) нужно относиться очень аккуратно. Float не панацея, т.к. свойственно "насыщение" (к большому числу прибавление малого, которое является "машинным нулем", для большого числа).

[Ryzhij]

Float отсутствует.

А двойное целое там было?
И даже если не было DINT, флаги заёма и переноса никто не отменял. Я позиционирование ещё на PLC-2 только с четырьмя мат.операциями делал, а уж SLC всяко лучше и умнее...

[Looker]

А двойное целое там было?

Нет. С флагами можно - 32, 48, 64...
С командой DDV было проще. И никаких мучений с отображением положений на PanelView.

[Serex]

Float не панацея, т.к. свойственно "насыщение" (к большому числу прибавление малого, которое является "машинным нулем", для большого числа).

У семена для модуля счета везде используется Dint - целое 64 бита. Перевожу в float только на конечном этапе, чтобы показать на дисплее.

[Nicolayy]

Косяк с алгоритмом

У меня косяк был в том месте, которое касалось сброса счетчика. Ну, т.е. я счетчик в процессе работы вообще не сбрасываю: поскольку вал вращается медленно, а тип переменных DINT позволяет хранить целые числа со знаком со значением более чем 2 млрд, то в цикле основной программы я просто нацело делю суммарно насчитанное количество импульсов на число импульсов за оборот. Получается число полных оборотов. А потом из общего количества импульсов я просто вычитаю число полных оборотов умноженное на число импульсов за оборот. Ну, я это сделал, просто чтобы не вызывать лишние прерывания в процессе работы. Т.е. счетчик я вообще хотел не трогать, он у меня должен был сбрасываться или по нажатию кнопки на панели оператора, когда оператор выставляет ноль (и это работает нормально) или когда вал по факту не вращается. И вот с последним пунктом я накосячил. Я сделал, что если число импульсов не менялось в течении времени больше 10 секунд, то счетчик обнулялся с записью остатка от деления в текущее значение. Т.е., условно говоря, 9000 имп - это оборот, соответственно, если счетчик насчитал 181000 испульсов, то через 10 секунд простоя они превращаются в: 181000 - Floor(181000/9000)*9000 = 181000 - 180000 = 1000, (ну, типа а чо не сбросить всё это дело, если никакого вращения нет...). Когда я проверял работу энкодера с подключением сигнала сброса, то этот момент вообще счел неважным, т.к. один оборот энкодера = 2500 имп, что меньше заданного кол-ва импульсов для оборота ведомого вала (9000 имп), а потому мои эти сбросы счетчика не должны вообще были срабатывать. Так бы оно и было, если бы я не накосячил, но поскольку алгоритмы пишутся ночью на коленке... короче, закралась ошибка. Получилось, что выполнение алгоритма сброса происходит не раз в 10 сек при простое, а гораздо чаще. Т.е. мой основной цикл программы вызвал дополнительные прерывания, принудительно устанавливающие счетчик в те последние значения, которые сохранены основной программой в DB, а эти значения, естественно, были неактуальны в тот момент, поскольку прерывания, обрабатывающие DI от энкодера насчитывали за это время уже бОльшие значения счетчика, вот и получилось "отставание" моего счетчика импульсов от реального.

[keysansa]

Т.е. счетчик я вообще хотел не трогать

Правильно, не трогайте его вообще. Вам интересен только проход его через 0.

он у меня должен был сбрасываться или по нажатию кнопки на панели оператора

Даже в этом случае, не трогайте его, просто заведите переменную "смещение 0". По нажатию кнопки оператором "0" - просто записывайте в нее текущее значение счетчика. На самом деле данная кнопка должна быть доступна не оператору, а наладчику. Значение данной переменной изменяется только при модификации/ремонте оборудования.

Заведите отдельную переменную, "текущая позиция", изменяйте ее по прерыванию, с нужной вам скоростью, в зависимости от разницы между прошлым и текущим чтением счетчика и контролируйте ее значение (0..9 000). HSC не трогайте вообще, просто обработайте его переполнение и переход через 0.

ЗЫ. Я так и не понял, зачем вам 180 000 импульсов. Резец же через 3 оборота двигателя (9 000 импульсов) займет ту же позицию, что и за 6 оборотов двигателя (18 000 имп)?

[Serex]

HSC не трогайте вообще, просто обработайте его переполнение и переход через 0.

Чем так страшно трогать HSC ? Там функционал полностью готовый для всего и вся. Вся задача - это правильно сконфигурировать / инициализировать и преобразовать в физические величины значение счетчика.

[keysansa]

Чем так страшно трогать HSC ?

Не страшно, но зачем?
Отслеживать, обработать переходы через 0 в оба конца и все.