多总线式光电编码器的设计与应用-论文.pdf

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1、第5l卷第13期电测与仪表VOI．51No．132014年7月1O且ElectricalMeasurement&InstrumentationJu1．10。2014多总线式光电编码器的设计与应用术卜树坡，邹潇，孟桂芳，程磊(1．苏州工业职业技术学院电子与通信工程系，苏州215104；2．河海大学理学院，南京211100)摘要：介绍一种新型多圈绝对值光电编码器的结构及原理，设计了基于DSP芯片的数据接口与多总线式协议转换装置，给出了软硬件设计方法，使其适应不同现场总线的工业应用领域。实现了对风电控制系统变桨电机转子旋转速度和位置的精确测控。关键词：现场总线；光电编码器；DSP

2、；变桨距系统；协议转换中图分类号：TM933文献标识码：B文章编号：1001—1390(2014)13—0103—04DesignandApplicationofMulti——BusPhotoelectricEncoderBUShu—po，ZOUXiao，MENGGui—fang，CHENGLei(1．DepartmentofElectronicandCommunicationEngineering，SuzhouInstituteofIndustrialTechnology，Suzhou215104，China．2．CollegeofScience，HohaiUnivers

3、ity，Nanjing211100，China)Abstract：Thestructureandprincipleofanovelmulti—turnabsoluteopticalencoderareintroduced，andthedatain—terraceandmulti—busprotocolconversiondevicebasedonDSParedesigned．Thedesignmethodofhardwareandsoftwareisgiven，whichcansuitindustrialapplicationswithdifferentfieldbuses

4、．Theprecisemeasurementandcon—trolofrotationalspeedandpositionforpitchrotorinwindpowercontrolsystemisherebyrealized．Keywords：fieldbus，photoelectricencoder，DSP，pitchsystem，agreementconversion0引言器，由单圈绝对值编码器和多个带有两个码道的减现代化工业生产要求高精度测量和高可靠性运速齿轮组成。图1为单圈绝对值编码器的结构图。行。绝对值光电编码器是直接输出数字量的传感在一个码盘上，刻有规则的多

5、个码道，从抗干扰器，具有位置唯一性、抗干扰性、记忆性等优点，广泛的角度考虑，通常采用格雷码的编码格式，其主要优应用于工业系统中角度测量和定位控制⋯。多圈绝点是输出数字量每次只跳变一位，因此可检测出错对值编码器虽然将测量范围扩大到单圈编码器的几误的跳变数据。对于减速齿轮，均采用相同的结构，百倍甚至上千倍，但其双盘片的结构，造成系统结构见图2。复杂、体积增大、成本上升J，为此设计了一种新每个齿轮上带有两道格雷码形式的码道，以及颖的多圈绝对值编码器。另外，随着现场总线技术减速比为4：1的大小两个齿轮。这相当于将多圈的在实际工业生产中的广泛应用，针对不同总线问的数据协议互不兼容，不

6、同数据协议的设备不能挂接到其它总线网络中去等问题，设计了可实现与同步串行(SSI)通讯协议、PROFIBUS以及MODBUS三种目前应用最为广泛的总线协议相兼容的接口装置，以扩展编码器的应用领域。1基本结构与原理本文设计了一种结构新颖的多圈绝对值编码图1结构图Fig．1Structurediagram基金项目：苏州市科学技术局应用基础研究计划项目(SYG201248)一103—第51卷第l3期电测与仪表V01．51No．132014年7月l0日ElectricalMeasurement&InstrumentationJu1．10，2014常用的数据传送协议。它采用主机主动式

7、读出方式，即在主控者发出的时钟脉冲的控制下从最高有大齿轮效位开始同步传送，其通讯协议的时序图如图4所示。MODBUS总线采用主从式通讯方式，其数据格小齿轮式如图5(a)所示，每组数据包括起始帧、地址帧、功能码和数据帧以及CRC校验帧。每一帧数据的通讯(a)齿轮原理图协议采用ASICII中定义的通用串行通讯协议。传送波特率在1200—38400之间可选。PROFIBUS是一种不依赖于厂家的开放式总线标准，采用多主从结构，可方便地实现集中式、分散式和分布式控制系统。PROFIBUS—DP是为高速设备分散控制或自动化控制