1、宜昌微特电子设备有限责任公司,专业知识培训教材,专题篇,第一章 总述,本专题篇是根据大家在学习中的难点、重点做专项的说明，希望大家可以不断提出问题，丰富本专题片内容，也为大家提供一个相互交流，解答疑难的平台，本专题篇不仅限于理论知识，任何实际操作方面的讨论也将列入本篇，以方便大家更深入了解我公司产品。,第二篇 防护等级,IP 表示Ingress Protection（进入防护）.IEC IP防护等级是电气设备安全防护的重要. IP等防护级系统提供了一个以电器设备和包装的防尘、防水和防碰撞程度来对产品进行分类的方法，防护等级多以IP后跟随两个数字来表述，数字用来明确防护的等级。 第一个数字表明设
2、备抗微尘的范围，或者是人们在密封环境中免受危害的程度。I代表防止固体异物进入的等级，最高级别是6； 第二个安字表明设备防水的程度。 P代表防止进水的等级，最高级别是8。 第一个标示特性号码（数字）所指的防护程度0 没有防护 对外界的人或物无特殊防护。 1 防止大于50mm的固体物体侵入 防止人体（如手掌）因意外而接触到电器内部的零件。防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入。 2 防止大于12mm的固体物体侵入 防止人的手指接触到电器内部的零件防止中等尺寸（直径大12mm）的外物侵入。 3 防止大于2.5mm的固体物体侵入 防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线 或类似的细节小外物侵入而接
3、触到电器内部的零件。 4 防止大于1.0mm 的固体物体侵入 防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到电器内部的零件。 5 防尘 完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响电器的正常工作。 6 防尘 完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入。 第二个标示特性号码（数字）所指的防护程度 0 没有防护 没有防护。 1 防止滴水侵入 垂直滴下的水滴（如凝结水）对电器不会造成有害影响。 2 倾斜15度时仍可防止滴水侵入 当灯具由垂直倾斜至15度时，滴水对电器不会造成有害影响。 3 防止喷洒的水侵入 防雨，或防止与垂直的夹角小于60度的方向所喷洒的水进
4、入电器造成损害。 4 防止飞溅的水侵入 防止各方向飞溅而来的水进入电器造成损害。 5 防止喷射的水侵入 防止各自各方向由喷嘴射出的水进入电器造成损害。 6 防止大浪的侵入 装设于甲板上的电器，防止因大浪的侵袭而进入造成损坏。 7 防止浸水时水的侵入 电器浸在水中一定时间或水压在一定的标准以下能确保不因进水而造成损坏。8 防止沉没时水的侵入 电器无限期的沉没在指定水压的状况下，能确保不因进水而造成损坏。 防护等级所依据的标准有：国标GB 700 86 和GB 4208,第三篇 RS485与CAN总线,RS485通讯的基本知识： RS485和RS232的基本的通讯机理是一致的，他的优点在于弥补了R
5、S232 通讯距离短，不能进行多台设备同时进行联网管理的缺点。 计算机通过 RS232 RS485转换器，依次连接 多台 485设备（门禁控制器），采用轮询的方式，对总线上的设备轮流进行通讯。 接线标示是 485+ 485- ，分别对应链接设备（控制器）的 485+ 485-。 通讯距离：最远的设备（控制器）到计算机的连线理论上的距离是1200米，建议客户控制在800米以内，能控制在300米以内效果最好。如果距离超长，可以选购 485中继器（延长器）（请向专业的转换器生产公司购买，中继器的放置位置是在总线中间还是开始，请参考相关厂家的说明书。）选购中继器理论上可以延长到 3000米。 负载数量
6、：即一条485总线可以带多少台设备（控制器），这个取决于 控制器的通讯芯片和485转换器的通讯芯片的选型，一般有 32台，64台，128台，256台几种选择，这个是理论的数字，实际应用时，根据现场环境，通讯距离等因素，负载数量达不到指标数。微耕公司控制器和转换器按256台设计，实际建议客户每条总线控制在80台以内。如果有几百上千台控制器，请采用 多串口卡 或者 485HUB来解决，具体 请参考“如果系统控制器数成百上千台，如何组网？”坚决禁止使用无源485转换器，具体请参考“为什么禁止使用无源485转换器？” 485通讯总线（必须用双绞线，或者网线的其中一组），如果用普通的电线（没有双绞）干扰
7、将非常大，通讯不畅，甚至通讯不上。 每台控制器设备必须手牵手地串下去，不可以有星型连接或者分叉。如果有星型连接或者分叉，干扰将非常大，通讯不畅，甚至通讯不上。,CAN总线,CAN 即控制器局域网络,属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计,CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域上的应用是最广泛的,世界上一些著名的汽车制造厂商,如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、PORSCHE(保时捷)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)和JAGUAR(美洲豹)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机
8、构间的数据通信。同时,由于CAN总线本身的特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准,并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。其典型的应用协议有： SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定
9、义211或229个不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节，可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。,第四篇 编码器,编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺按照工作原理编码器可分为增量式
10、和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。（REP） 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。 解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将
11、参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。 比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。 绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。 绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。编排，这样，在编码器的每一个位置，通
12、过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。 绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠
13、性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。 从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器 旋转单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。 如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量
14、范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。 多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。 多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。 绝对型旋转编码器的机械安装使用： 绝对型旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式。 高速端安装：安装于动力马达转轴端（或齿轮连接），此方法优点是分辨率高，由于多圈编码器有圈，马达转动圈数在此量程范围内，可充分用足量程而提高分辨率
15、，缺点是运动物体通过减速齿轮后，来回程有齿轮间隙误差，一般用于单向高精度控制定位，例如轧钢的辊缝控制。另外编码器直接安装于高速端，马达抖动须较小，不然易损坏编码器。 低速端安装：安装于减速齿轮后，如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或最后一节减速齿轮轴端，此方法已无齿轮来回程间隙，测量较直接，精度较高，此方法一般测量长距离定位，例如各种提升设备，送料小车定位等。,第五篇 高度仪,我公司生产的WTM系列高度仪是专门用于测量、显示和控制启闭机、门机、吊车等起重设备开度（高度）的自动化测控仪器。用它可以实现起重设备开度（高度）指示数字化及控制自动化，是起重设备不可缺少的现代化设备。下面来简单介绍下该系列仪表 设备
16、的用途:主要用于闸门的开度（包括直门与弧形门）及各种位移的测量，显示，及控制，达到工业自动一体化的目的 设备的构成:整套仪表由主机仪表和高度传感器（即编码器）构成。主机仪表与高度编码器由专用屏蔽信号线缆连接。 主机仪表:目前我公司高度仪共有2个型号，WTG-A与WTG-B型。 特点：融电子技术，微电脑技术为一体，并按照国家相关标准进行生产自主开发单片机系统，操作简单可根据实际现场情况设定各极限控制点测量范围：099。99米，显示精度为0。01米（1CM) 可配置420mA标准模拟量输出及RS485通讯,我公司单片机处理编码器的精度：上面已经介绍过编码器的精度问题，那么，仪表又是如何去分辨的呢？
17、我公司的仪表在处理编码器信号的时候可以完全接收到编码器的信号：4096圈*8192点，那么比方说，闸门起升高度为10米，编码器转40圈，那么1米=4圈，点数为48192=32768点，则每点对应的高度为132768=0.00003米=0.03毫米，这是我仪表所能反应出来的分辨率，但是在实际应用当中，基本不需要显示到这么精确，所以我公司的仪表的显示只精确到厘米，但是并不代表仪表分辨率不高。,编码器是一个什么样的设备： 编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。 编码器的分类 按照工作原理编码器可分为增量型和绝对型两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再
18、把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。这也是绝对型编码器比增量型编码器性能更稳定，精确度更高，抗干扰能力更强，无需掉电记忆的原因。这一点我们下面马上就会讲到。 增量型编码器与绝对型编码器的区别 增量型编码器在转动时输出脉冲，通过仪表读取来知道当前位置，当编码器不动或停电时，通过仪表的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能丢失脉冲，不然，计数设备记忆点就会偏移，而且这种偏移的多少是无从知道的，只有比较数据
19、后才能知道。 绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器一般均选用串行输出或总线型输出，绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。 单圈与多圈编码器 单圈编码器就是指编码器在工作360以后又回到原点重新开始记录，所以对测量的量程有所限制。 多圈编码器就是当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础
20、上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，多圈编码器的测量范围大，并且点数会有很多富余，因此在调试或者安装时不用对零位，安装调试都非常方便。 总结：从以上说明可以看出 简单来说，在开度仪上，编码器实际上就是一个记录位移的设备，并把相应的唯一通过特定的方式传输； 绝对型编码器的每个点是唯一的，所以它不受停电，干扰的影响，并由于分辨率（每圈有2的N次方点）非常高，所以测量的精度也大大提高； 绝对型编码器输出分并行输出与串行输出，并行输出接线比较多，遇到工况复杂的时候，还需要对信号进行隔离，有时候不太方便，所以，一般选用同步串行输出（SSI）。 绝对型编码器
21、的分辨率 以我公司使用的丹麦斯堪纳SAG-WT-1213-C100-CRW型号的绝对型编码器为例，该编码器为串行格雷码输出，有效圈数为212共计4096圈，单圈点数为213共计8192个点，这样，编码器就有33554432个独立点用于测试。 那为什么说绝对型编码器的精度高呢？我的计算公式为：单圈高度单圈总点数；很明显，单圈点数决定精度，打个比方说，一个直径为2米的卷筒，其周长为直径3.14=6.28米；那么卷筒转一圈，编码器也随着卷筒转一圈，如果编码器为4095个点，则精度为6.28米4095=0.001533米=1.533毫米；如果编码器一圈有8192个点，则精度为6.28米8192=0.0
22、007666米=0.766毫米；比较后可以得出点数越多的编码器分辨率更高，测量的精度也相应提高。 下面是我公司主要使用的编码器丹麦斯堪纳（SAG）绝对型编码器 该编码器为丹麦原装进口的绝对型编码器，该编码器为串行格雷码输出，有效圈数为212共计4096圈，单圈点数为213共计8192个点，供电电压为DC12V（我公司仪表），轴径为10日本欧姆龙增量型编码器 该编码器为增量型，最高响应频率为100KHz，供电电压为DC12V（我公司仪表），输出形式为NPN开路输出。特点是提高脉冲上升沿，同时，抗干扰能力加强，主要用于中等开关频率范围。,机电一体化： 机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechat
23、ronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。 机电一体化包括机械本体、检测传感部分、.电子控制单元、执行器、.动力源五部分组成。 从图上可以看出，在高度的测量中加入了机械行程限位，并通过机械加工件将机械行程限位与编码器连接，形成一体化动作，编码器输出信号进入仪表处理，并通过电子单元实现显示，控制，执行。从而达到机电一体化。 机电一体化的优势是机械和微电子技术紧密集合，实现控制的多元化，智能化，使整个设备的性能得到更大的保障。 总结：总之，想了解高度仪的原理以及编码器的选择，首先要了解编码器的原理与传输方式，并根据现场实际需要来确定所需要的设备，传感技术与电子技术也在不断发展之中，所以，只有不断吸收多方面的精华，才能使自身的知识得到更大的提升，更好的致力于这个行业。,重量传感器,行程限位器,编码器,
