6ES7214-1AD23-0XB8原装代理
一 概述
式编码器利用自然二进制、循环二进制（格雷码）或PRC码对码盘上的物理刻线进行光电转换，将连接轴的转动角度量转换成相应的电脉冲序列并以数字量输出。它具有体积小、精度高、接口数字化及定位等优点，被广泛应用于雷达、转台、机器人、数控机床和高精度伺服系统等诸多领域。式编码器的数据输出以同步串行输出为主，EnDat接口是海德汉专为编码器设计的数字式、全双工同步串行接口。它不仅能为增量式和式编码器传输位置值，也够传输或更新存储在编码器中的信息，或保存新的信息。由于使用了串行传输方式，只需四条信号线，在后续电子设备的时钟激励下，数据信息被同步传输。数据类型（位置值、参数、诊断信息等）由后续电子设备发送给编码器的模式指令选择决定。
二 EnDat接口介绍
1.EnDat接口的特点
★高性能低成本：通用的接口适用于所有的增量和式编码器，更经济的电能消耗，小的尺寸和紧凑的连接方式，快速系统配置，零点可根据偏置值浮动。
★更好的信号质量：编码器内部特别的优化提高了系统精度，为数控系统提供更好的轮廓精度。
★更好的实用性：自动系统配置功能；数字信号提高了系统的可靠性；监控与诊断信息有利于系统的安全；冗余码校验有利于可靠的信号传输。
★提高了系统的安全性：两个独立的位置信息及错误信息位，数据的校验和及应答。
★适用于先进的技术发展：（高的分辨率、短的控制周期，快16M时钟，安全设计理念）适用于直接驱动技术。
图1 EnDat接口编码器数据采集原理图
2.EnDat2.2编码器性能的提高
★传输位置值与附加信息可传输：附加信息的类型可通过存储地址选择码选择。
★编码器数据存储区域包括编码器制造商参数、OEM厂商参数、运行参数、运行状态，便于系统实现参数配置。
★EnDat2.2编码器实现了全数字传输，增量信号的处理在编码器内部完成（内置14Bit细分），提高了信号传输的质量和可靠性，可实现更高的分辨率。
★监控和诊断功能，报警条件包括：光源失效、信号幅值不足、位置计算错误、运行电压太低或太高、电流消耗太大等；当编码器的一些极限值被接近或超过时提供警告信号。
★更宽的电压范围（3.6～14V）和传输速率（16M）。
3.时序和OEM数据存储
在每一帧同步数据传输时一个数据包被发送，传输循环从时钟的个下降沿开始测量值被保存，计算位置值。在两个时钟脉冲（2T）后，后续电子设备发送模式指令“编码器传输位置值”（带或不带附加信息）。
在计算出了位置值后（tcal——-见图2 ），从起始位开始编码器向后续电子设备传输数据，后续的错误位F1和F2（只存在于EnDat2.2指令中）是为所有的监控功能和故障监控服务的群组信号，他们的生成相互独立，用来表示可能导致不正确位置信息的编码器故障。导致故障的确切原因保存在“运行状态”存储区，可以被后续电子设备查询。
从低位开始，位置值被传输，数据的长度由使用的编码器类型决定。传输位置值所需的时钟脉冲数保存在编码器制造商的参数中。位置值数据的传输以循环冗余检测码结束。
图2 无附加信息的位置值传输
位置值如果带附加信息，紧接在位置值后的是附加信息1和2，他们也各以一个CRC结束。附加信息的内容由存储区的选择地址决定，在后面的采样周期里被传输。在后续的传输中一直传输该信息，直到新的存储区被选择。在数据字的结尾，时钟信号必须置高电平。10us到30us或1.25us到3.75us（EnDat2.2可编程的恢复时间tm）后，数据线回到低电平，新的数据传输可在新的时钟信号下开始。
图3 带附件信息的位置传输
编码器为参数提供了不同的存储区，它们可以被后续电子设备读取，这些区域可以被编码器制造商、OEM厂商甚至终用户写入。一些特定的区域是可以被写保护的。不同系列的编码器支持不同的OEM存储区和不同的地址范围。每一个编码器必须读取OEM存储区的分配信息。基于此原因，后续电子电路应基于相对地址编程，而不能使用地址。
三 EnDat接口后续电子设备的电路设计方案
使用者可以根据EnDat接口协议和电路电气特性自行设计接口电路进行数据采集与处理，海德汉也提供了特定的数据处理芯片供用户选择。如果用户自行设计电路，需遵循EnDat接口的电气特性，并需要掌握EnDat接口的协议，保证严格遵循协议的时序要求和数据帧格式。而如果采用海德汉提供的数据处理芯片，则可以简化设计，用户只需配置FPGA的寄存器，按照芯片可接受的指令格式发送指令，就可获得需要的数据。
通过遵循RS 一485 （差分信号）标准的收发元件，在后续电子设备发出的同步时钟激励下，数据（位置值和参数）可以在编码器和后续电子设备之间双向传输。
四 FPGA+软件宏
海德汉的合作伙伴MAZet公司针对Xilinx公司的Virtex和Spartan系列及Altera公司的Acex和Cyclone系列提供了EnDat协议的软件宏，根据客户需求，MAZet公司还可以提供定制软核。该软核实现了EnDat接口的所有功能，用户可通过6位地址线和16位数据线与微控制器进行8位或16位的数据传输。下面是FPGA的模块图和电路设计。
图4 FPGA模块图
图5 编码器和后续电路连接模块图
五 结束语
海德汉公司的EnDat接口在很多行业已得到广泛的应用，现在它又被提升到崭新高度。双向EnDat 2.2接口的时钟频率现已提高到16 MHz，能满足直接驱动这类高动态性能要求的应用，特别是电子工业的应用，时钟频率从8 MHz提高到16 MHz不仅将大大缩短读取位置信息所需时间，还可以大幅缩短控制环的周期。
一、系统概述
汽车制造厂的输送线和装配线是一个非常复杂的控制系统，它需要控制道岔、停止器、捕捉器、隔离开关、急停开关、接近开关、光电开关、传送机、张紧器、提升机、举升台等许多执行机构。奇瑞公司二期工程总装车间采用两条装配线、四种车型混线生产，自动化程度很高，控制系统复杂。整个控制系统分中央控制室和四个远程控制站，组成一个全厂工业局域网，远程控制柜PLC通过以太网将自己所控制的区域的生产情况传送至中央控制室的计算机系统。
二、系统选型及特点
PLC（可编程逻辑控制器）作为在复杂控制系统中替代电磁继电器顺序控制而出现，从它诞生起，就具有良好的发展的前景和广阔的前途。随着总线控制和网络的出现和应用，PLC如虎添翼，不断向各个行业渗透。现在，在工业上几乎每个行业都可以看到PLC的身影。
我公司根据自动化控制人员在产品实际应用上的经验和在认真分析国际上的控制系统公司的产品的基础上，以及鉴于一期工程采用罗克韦尔自动化公司A-B品牌的PLC产品的良好运行状况，二期工程仍采用了A-B品牌的PLC，来控制整个车间的生产情况。
作为罗克韦尔自动化公司旗下拥有百年历史的品牌，A-B品牌PLC在全球工业界享有盛名。PLC-5系列PLC作为A-B品牌家族中成熟的产品，拥有许多功能模块，可以实现多种复杂的控制系统。
罗克韦尔自动化公司的软件众多，功能强大，对A-B的产品有广泛的支持。有RSLogix 5、RSLogix500、RSLogix 5000、SLC500-A.I.系列编程软件，控制网组态软件RSNetWork等一系列梯形图编程软件包，为罗克韦尔自动化公司的产品提供了可靠的通讯能力、强大的编程功能和卓越的诊断能力和监控能力，以及运行控制功能。
经过深思熟虑，终我们确定了罗克韦尔自动化公司的PLC-5可编程序控制器、RSLogix5编程软件、RSNetWork控制网组态软件以及RSView监控软件组成的自控系统，来控制总装车间整个生产装配线，实现各项功能，满足整个车间对自动化控制系统的要求。奇瑞公司二期工程的焊装输送线和涂装输送线也采用了罗克韦尔自动化公司的A-B品牌PLC。
我们选择的PLC-5/40ECPU，内存容量大，数据处理能力强，网络功能强大，带有以太网网口，不需要额外的以太网通讯模块。
PLC-5/40E CPU使用钥匙开关改变处理器的操作模式：
1.RUN（运行）
在运行模式下，用户不能创建或删除程序文件，创建或删除数据文件，或通过编程软件改变操作模式。
2.PROG（编程）
在编程模式时，用软件编程不能改变操作模式
3.REM（远程）
通过编程软件，在远程编程、远程测试、远程运行模式之间改变。
RSLogix 5编程软件具有可靠的通讯能力、强大的编程功能和卓越的诊断能力和监控能力，以及运行控制功能：
·诊断和故障查找工具
·可靠的通讯功能
·统一的项目视图
·灵活的梯形图逻辑
·符号编程
·可选的梯形图视图
·容易的通信组态
利用RSLogix 5梯形逻辑编程软件，可以优化系统性能，节省项目开发时间，提高生产率。
上位机监控软件RSView32是罗克韦尔自动化公司推出的组态软件平台，它使用方便，可以构造灵活的界面和强大的功能，用RSView32组态软件能开发出较强的组合画面：快速灵活的画面切换
·灵活有效的报警方式
·强大的功能和简单直观的操作方式
·灵活实用的设置功能
·实用的管理功能
利用上位机监控软件RSView32，坐在中央控制室，就可以监控现在的一切机械化设备，对现场的生产情况一目了然。
三、系统结构与配置
罗克韦尔自动化公司的通讯网络分为三层：信息层、控制层和设备层。信息层应用以太网，用于全厂的数据采集和程序维修。控制层应用控制网、DH+、DH485、远程I/O网络。设备层应用DeviceNet网络，用于底层设备的低成本、高效率信息集成。
罗克韦尔自动化采用基于生产者/客户模式的通讯技术的控制网，即传送对时间有苛刻要求的控制信息，对其他的信息如对时间无苛求的信息也能传送，不会影响对时间苛求信息的传送。该控制网具有以下的特点：
连续性
传送与梯形逻辑程序的扫描异步
以一个与用户在I/O映象表中所设定的通讯速率相等或更快的速率传送，保证了控制网中的数据准确、可靠、快速的发送、传递、接受和处理。
总装车间控制系统是一个基于DeviceNet网络的现场总线控制系统。控制系统由一个中央控制柜和四个远程控制柜组成，并与上位机和企业以太网相连。系统的低层是设备控制层，主要完成生产设备的现场控制与监控；控制网主要是通过上位机完成对全车间生产线的在线监测，并向设备控制层下达控制指令；上层是EtherNet网络，EtherNet网络与公司的企业资源管理（ERP）系统连接，向ERP系统提供整个车间的生产数据。
主控制柜组成
远程控制柜（一）组成
3.1 中央控制室
中央控制室采用RSView32组态软件。RSView32是高度集成、基于组件并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面监控软件。RSView32通过开放的技术扩展了您的视野，达到了与其它罗克韦尔软件产品、微软产品以及第三方应用程序的高度兼容。RSView32除了具备高质量人机界面监控软件的功能外，还提供独特的系列工具来大限度地提升生产率。
中央控制室承担了数据管理、车间数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等工作。在中央控制室设有操作员工作站，操作员通过操作终端详细了解整个车间的生产运行情况，并可下达操作控制指令，指挥整个车间生产，实现车间自动化控制。
中央控制室主要完成以下功能：
控制操作：在中央控制室能对全系统被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，手动或自动执行顺序控制，PLC控制方式的切换及对现场PLC参数设定值的修改等。
显示功能：用图形实时地显示各PLC站被控设备的运行工况；动态显示生产线工艺流程图，并能在流程图上选择弹出多级细部详图；动态显示各种信号的数值和范围清单，通过按钮、开关、信号灯、颜色等手段实时生动地表示出来。
数据管理：能建立生产数据库、操作信息库、故障信息库。
数据处理：利用实时数据和历史数据，计算主要生产指标。
报警功能：当装配线出现故障时，工人按下呼人开关和急停开关，装配线停止运行，把故障信息输入到报警表、屏幕显示报警信息、打印机输出报警信息、声光报警，并可依据报警信息推出相应的动态画面。
报表功能：即时报表、日报表、月报表、年报表。
安全功能：按不同操作级别分级加密，并记录操作人员工号和所有操作信息。
打印功能：可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。
3.2 双行道板式输送机系统
总装车间有两套双行道板式输送机系统。本系统由四柱叉式提升机、助推器、回转举升台、传送机、和接近开关等设备组成。每套双行道板式输送机系统由两条平板输送线组成，平行回转运行，是一种非常复杂的控制技术，在国内处于技术的地位。该输送线可以很大程度上降低工人的劳动强度，提高生产效率。但控制系统技术要求就比较大，难度高，设备控制和调试起来非常困难，是控制中的难点和重点，要求控制系统的各个部分互相紧密配合，不能出现半点差错。
在四柱叉式提升机的控制系统中取一个信号，用来控制吊具从宽推杆积放式悬挂输送链的双行道板式输送机上或从双行道板式输送机到宽推杆积放式悬挂输送链上之间的紧密衔接，杜绝差错和故障的出现。并在现场设有自动/手动切换箱，预防生产过程中紧急事故的出现。
3.3 车型吊具识别系统
在油漆车身上料点，操作人员通过录入计算机将当前吊具号及车的信息输入到录入计算机，录入计算机将吊具号通过以太网传送至PLC，PLC进行堆栈存储。
录入计算机将车的信息通过识别系统写头写入载码体，并通过以太网将吊具号及车的信息传送至上位机及在录入计算机内存储，当录入完毕后给PLC发出信号。
上位机作出与输送线相对应的画面及参数，通过PLC给出的指针及录入计算机给出的信息进行显示并与PLC给出的堆栈信息进行比较，上位机根据信息及要求控制出入库的道岔及停止器。
当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。
在库存入口处的识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，上位机根据库存及车的信息控制入库区的道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行，待上位机正常后从PLC调出堆栈信息恢复显示。
库区出口处，上位机根据计划及库区信息通过以太网控制停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。
载车吊具入口处，上位机根据识别系统读头读取载码体信息通过以太网传至上位机，上位机根据车的信息控制道岔及停止器。当上位机出现故障时，操作人员人工控制运行。
在装配悬链整车下线提升机前一工位处（ST48）设置识别系统读头，现场仪表板上线处设置显示计算机及打印机各一台，当车通过ST48工位时，读头将载码体信息读入，并在计算机处显示。
发动机上线完毕后，通过以太网发一信息计算机消除。计算机能依次显示三个车的信息，并能打印当天的产量及参数。
3.4 吊具储存区
总装车间吊具存储区分空吊具存储区和油漆车身吊具存储区。其中油漆车身吊具存储区由九条宽推杆积放式悬挂输送链系统组成，用来存储不同的车型和同种车型的不同颜色的车身的吊具。
控制系统需要区分吊具的类型的类型，在吊具进入存储区和出存储区时需要鉴别吊具的类型，并与已经输入的信息进行比较，作出吊具应该进入哪一条悬挂输送线存储区，或者哪种吊具从悬挂输送线存储区出去。
在空吊具存储区前有一个坏吊具识别和检修区，把需要检修的吊具送入检修区，进行维修，正常的空吊具进入吊具存储区。
四、结束语
总装车间的控制系统的特点也是难点有两方面：一是要切实保证设备运行的安全性，在生产过程中出现点微小的故障都可能产生重大的安全事故，和巨大的经济损失；二是控制系统复杂的连锁关系，从载油漆车身的吊具上线到成品车下线，包括工艺链和快速链之间的衔接，需要设备的各个环节紧密配合，不能出现丝毫的差错。通过应用罗克韦尔自动化公司的软硬件产品和技术，保证系统的安全和可靠性，灵活地实现了复杂的连锁任务，终得到控制的要求。
总装车间控制系统自动化程度较高，数据采集量大，控制站多，系统可靠性要求较高。通过采用罗克韦尔自动化公司的产品和技术，系统基本达到设计要求，运行效果较好，运行稳定、可靠，具有较高的机电一体化水平。该系统设计合理，安全可靠，减轻了工人的劳动强度，减少了设备运行的故障率，提高了生产效率。终获得用户的一致赞扬和好评。