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浅析ＰＬＣ高速计数器的计数误差及有效克服计数误差的方法

在应用PLC高速计数器时往往会碰到如下一系列问题，计数器与输入计数脉冲信号的脉冲电平不匹配。如旋转编码器、光栅尺数据输出是TTL电平，而PLC高速计数器为确保工业现场的高抗干扰性能，却要求接受的是0 - 24v传输脉冲信号、又有的编码器为了提高编码可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 对称反相的编码计数脉冲或者是提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 对称反向的正弦矢量差分、差模信号，但PLC高速计数器要求接收的是单相计数脉冲。而使用者没有选择用到合适的转换接口而放弃了其中一相（编码器本因为要提高系统工业现场抗干扰能力，而提供的双相计数脉冲信号）进行计数。

又如在应用旋转编码器、光栅尺的场合非单方向匀速运动，其运动速度是时快时慢、时动时静止、时正时反的不确定性、或者在运动速度非常低的场合，如果接口没有匹配处理好是非常容易发生计数误差的。还有脉冲数据传输距离稍长些，脉冲传输过程中会产生脉冲波形奇变。

有许多应用场合虽然计数脉冲频率不高，而忽略了PLC高速脉冲计数器对计数脉冲的前后沿口是有速率要求（脉冲形成的上升、下降沿口响应速度要陡峭），尤其是在应用线数比较高的编码器在低速运行时，由于机械运动必然产生细微斗动或者编码器前级安有变速齿轮，就很容易会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。还有长期机械运动产生机械磨损，使间隙变大也会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。

在工业现场的干扰是错综复杂的，由来自控制现场如电动机的启动停止、大电流接触器的切换、可控硅的调相干扰、电弧电脉冲、电磁波等等复杂的干扰群，那纵向和横向电磁干扰是罗列不完。

问题最终综合反映在计数脉冲上，产生了寄生毛刺信号或寄生干扰脉冲，寄生毛刺脉冲如果没有得到有效的遏止整形。所以必然会导致PLC高速计数器的计数精度不稳定、不可靠、产生累计误差、经常会碰到偶发性的计数出错等一系列问题。

所以许多部件在实验室做模拟试验时是完好无误的，而一旦到了工业现场却出现种种不正常的现象。这往往是因为忽略了系统设计的整体概念，各个系统与系统之间的不匹配所产生的系统性干扰。它会直接影响到PLC控制精度，使得原本为了提高控制精度而设置的功能，却发挥不了本该提高精度的效果。即理论设计精度与实际得到的效果差距甚远。有时误认为PLC高速计数器质量有问题、编码器有故障、码盘线数还不够多……。且没有找到问题的真迹源头在哪里而无从着手，也没有采取有效克服措施或者没有找到有效的克服干扰的方法。

为此我们针对这些在国内电气系统、工业自动化控制系统普遍存在而又常见的有共性的技术问题，专门精心比照分析，研究了许多国外引进的大系统集成项目，自动化控制程度比较高的比较经典的控制系统时。发现有许多是常被我们设计师所忽略的细节，往往认为是“多余”的或者是认为可以“节省”开销的部件，似乎那些接口件去掉照样可以工作，有些部件当下去掉确实反映不出有无的变化和必要性。尤其是在当前市场竞争白日化，比价竞争为竞标首选的不明智压力下。常常是会在做设计时从成本角度考虑被“精简”掉了。从而往往会形成许多国产化系统先天不足后天失调，在现场系统调试时常常卡口。在现场采取应急措施，此时所采取措施常常是不十分完善的治标不治本小仓贴。系统不耐用也就自然的了，反倒使工程日后无形的维护费用变大，似乎和前期项目投入是互不关联的两家之的事。其实质原因问题还是在自身，非常值得我们反思。

我们对那些可“精简多余”接口部件进行分析研究后又在工业现场实地试验后方知,它在构成系统整体集合时存在的必要性，选好对应匹配的接口,是对系统长期稳定运行的可靠保障。尤其是精确度要求比较高的机械电气合一的数控项目中尤为重要。

为此我们引进了国际上先进而又成熟的接口技术，吸收消化了许多针对性细节的处理方法。专门设计了半国产化的MHM-02A/B型双高速光栅隔离耦合器接口模块和MHM-06双高速差模信号转换器接口模块，而且分别还有多种输入输出方式组合，可以满足国内外现有各种形式的旋转编码器、光栅尺与各种PLC控制器的要求。它已经在许多PLC数控系统上，尤其是在那些“问题系统”上、和在老系统进行数控改造项目上，实际应用得到了验证。使许多项目控制精度有非常显著提高，使理论设计精度与实际得到的效果完全吻合。的确是“多”而不“余”，着实能解决掉问题，起到事半功倍立竿见影的效果。从而再回首发现国际上许多著名品牌的产品为什么和我们的同类产品相比会有相当的差距呢？细细比较，我们的确是把知其所以，而不知其所以然的精华给忽略掉了。

本智能接口的开发过程中得到了上海冶金自动化研究设计院、上海重型矿山机械设计院、上海机床研究所、上海重矿连铸技术工程有限公司、上海电气股份有限公司、上海交通大学机电控制与物流装备研究所、美特斯工业系统（中国）有限公司、上海新松机器人自动化有限公司、昆山世丰精密机械有限公司、上海魏森自动化科技有限公司、杭州华新科技有限公司、上海乔信精密机械有限公司、南京斯凯汽车设备制造有责任限公司、图尔克（天津）自动化系统有限公司、上海内燃机研究所、深圳市博联达科技发展有限公司等单位和工程技术人员的大力支持和协助,在此表示衷心感谢！

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