西門子S7-1200與編碼器的編程實(shí)例

1、西門子S7-1200與增量編碼器的連接

西門子S7-1200的數(shù)字輸入開關(guān)點(diǎn)均提供了增量編碼器脈沖信號(hào)的快速計(jì)數(shù)器功能，單相信號(hào)達(dá)到200KHz，雙相信號(hào)（可四倍頻及判斷方向）達(dá)到80KHz，對(duì)于常用的2500PPR（每轉(zhuǎn)分辨脈沖數(shù)），轉(zhuǎn)速最快達(dá)到1920RPM（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。

增量編碼器的信號(hào)為PNP單向開路信號(hào)，推薦選型的增量編碼器建議為10—30V推挽式輸出型，例如GI58N增量型編碼器。

2、S7-1200與絕對(duì)值編碼器的連接

絕對(duì)值編碼器信號(hào)不怕干擾，停電數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，PLC對(duì)于絕對(duì)值編碼器無(wú)需時(shí)刻計(jì)數(shù)，對(duì)于CPU掃描無(wú)需計(jì)算中斷時(shí)間并節(jié)省CPU資源，尤其是現(xiàn)在絕對(duì)值編碼器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下降，同時(shí)因數(shù)據(jù)可靠性的提高，對(duì)于使用絕對(duì)值編碼器可節(jié)省調(diào)試時(shí)間，減少售后服務(wù)成本，實(shí)際使用效果及性價(jià)比已遠(yuǎn)優(yōu)于選用增量型編碼器，在PLC位置定位中已有越來(lái)越多的用戶傾向于使用絕對(duì)值編碼器。

由于S7-1200的經(jīng)濟(jì)性，與絕對(duì)值編碼器的連接首選較為經(jīng)濟(jì)和方便的4—20mA信號(hào)接口，西門子S7-1200加SM1231模擬量模塊，可直接連接2個(gè)帶有4—20mA輸出接口的絕對(duì)值編碼器。

絕對(duì)值編碼器分單圈絕對(duì)值和多圈絕對(duì)值，單圈絕對(duì)值編碼器是指編碼器旋轉(zhuǎn)在360度以內(nèi)工作，或者0—180度內(nèi)工作，這樣選擇的編碼器，4mA對(duì)應(yīng)0度，360度（或180度）對(duì)應(yīng)20mA，在PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)線性對(duì)應(yīng)角度值，每一個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)唯一的角度值，該數(shù)據(jù)無(wú)需靠計(jì)數(shù)，不怕干擾與停電，可直接編程使用。單圈絕對(duì)值編碼器推薦使用GMS412.LB（代號(hào)9400S）,該編碼器可設(shè)定20mA對(duì)應(yīng)的角度值和旋轉(zhuǎn)方向、零點(diǎn)偏置，例如可設(shè)定20mA對(duì)應(yīng)180度，編碼器工作在0—180度內(nèi)。

在長(zhǎng)度或高度的PLC定位控制中，常需要編碼器旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度的工作范圍，就需要選擇多圈絕對(duì)值編碼器了，多圈絕對(duì)值編碼器的4—20mA輸出有兩類，一類是固定量程的多圈絕對(duì)值，例如16圈、64圈、256圈，即20mA對(duì)應(yīng)值為16圈終點(diǎn)、64圈或256圈，此類編碼器較為經(jīng)濟(jì)，推薦的型號(hào)為GEX60.LB；

另一類為智能型多圈絕對(duì)值編碼器，20mA可設(shè)定在1—4096圈中間的任何位置，并可設(shè)置零點(diǎn)偏置，推薦的型號(hào)為GAX60.LB（代號(hào)9600），此款編碼器應(yīng)用極為廣泛，已在起重、水利、軍工、石油、化工、及各種工業(yè)機(jī)械等很多領(lǐng)域有大量成功應(yīng)用。

3、S7-1200與Modbus RTU信號(hào)的連接

西門子S7-1200可配置通訊接口RS485，該接口可連接絕對(duì)值編碼器的RS485信號(hào)，包括單圈絕對(duì)值和多圈絕對(duì)值，絕對(duì)值編碼器的RS485信號(hào)有多種形式，較為常用的有簡(jiǎn)單型RS485廣播模式（主站模式主動(dòng)廣播發(fā)送）、帶地址由指令發(fā)送的自由協(xié)議（從站被動(dòng)模式）、Modbus RTU模式等等，其中如果僅連接一個(gè)絕對(duì)值編碼器，可用編碼器主動(dòng)模式，協(xié)議簡(jiǎn)單信號(hào)可靠，而如果要連接多個(gè)編碼器（總線方式），可選用Modbus Rtu模式，但是該方式因?yàn)橐喸?，每個(gè)編碼器返回?cái)?shù)據(jù)刷新較慢，不適合快速移動(dòng)的控制。

推薦的主動(dòng)模式RS485編碼器，單圈絕對(duì)值的型號(hào)為GES38.RDB，或GES60.RDB，或GMS412.LB（代號(hào)9400S）；多圈絕對(duì)值的型號(hào)為GEX60.LB（64圈），或GAX60.LB（代號(hào)9600）(4096圈)

推薦的被動(dòng)指令模式RS485編碼器（可連接1-9個(gè)編碼器，含地址），單圈絕對(duì)值的型號(hào)為GMS412.LB（代號(hào)9400S）；多圈絕對(duì)值的型號(hào)為GEX60.LB（64圈），或GAX60.LB（代號(hào)9600）(4096圈)。

推薦的Modbus RTU模式的編碼器，單圈絕對(duì)值的型號(hào)為GMS412.RMB；多圈絕對(duì)值的型號(hào)為GAX60.RMB (4096圈)。

4、S7-1200與Profibus-DP信號(hào)的連接

西門子S7-1200可配置Profibus—DP總線通訊接口，這個(gè)接口為歐系絕對(duì)值編碼器最常用的輸出模式，可選各種歐系進(jìn)口品牌編碼器，包括國(guó)產(chǎn)品牌的絕對(duì)值編碼器，該接口為西門子常用接口，但是該接口編碼器成本高，包括配置電纜布線成本都較高，對(duì)于1200的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)不合適了，不在此推薦。

5、實(shí)用案例

西門子S7-1200與絕對(duì)值編碼器4—20mA信號(hào)的連接，做簡(jiǎn)單定位控制；

實(shí)用應(yīng)用介紹一：

水利閘門高度的單機(jī)及多機(jī)控制，全國(guó)各地的防洪、調(diào)蓄、供水、排污等水閘的起重高度，由卷?yè)P(yáng)起重機(jī)（啟閉機(jī)）提升和關(guān)閉，每個(gè)閘站1-6個(gè)閘門啟閉機(jī)，西門子S7-1200PLC連接絕對(duì)值多圈編碼器的4—20mA接口，配置HMI，可以很好有效地完成這樣的簡(jiǎn)單定位控制。

編碼器可以安裝在卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒軸連接，或減速齒輪軸連接，預(yù)先計(jì)算編碼器所需旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)值，將編碼器輸出的20mA設(shè)定大于該圈數(shù)值，例如16圈，這樣編碼器輸出的4—20mA的每變化1mA線性對(duì)應(yīng)卷筒旋轉(zhuǎn)一圈，以此計(jì)算閘門提升的高度變化，以控制水閘閘門的開啟與關(guān)閉高度。選用的編碼器型號(hào)為上述推薦的GAX60.LB（代號(hào)9600），項(xiàng)目應(yīng)用地點(diǎn)：東北哈爾濱、江蘇常州等地多個(gè)水閘。

實(shí)用應(yīng)用介紹二：

液壓雙油缸提升同步控制，較大型的水閘閘門需用左右兩個(gè)液壓油缸動(dòng)力提升，保持位置同步，以保證閘門的平滑提升與下降。廣東某水閘原用閘門開度儀表僅作顯示，因原顯示儀表的可靠性較低并無(wú)法完成液壓油缸同步糾偏及升降控制，用戶希望用小型經(jīng)濟(jì)型PLC加HMI以替換原來(lái)的僅作顯示的儀表，提高控制可靠性及可編程可控性，PLC選用了西門子S7-1200，編碼器選用了絕對(duì)值多圈編碼器4—20mA信號(hào)接口，GAX60.LB（代號(hào)9600）2個(gè)，分別用機(jī)械裝置安裝與左右兩個(gè)油缸提升高度相對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)設(shè)置的油缸高度6米對(duì)應(yīng)20mA，2個(gè)4—20mA信號(hào)連接S7-1200的模擬量接口，進(jìn)入PLC對(duì)比兩組數(shù)據(jù)，根據(jù)高度差控制左右油缸液壓系統(tǒng)的電磁閥，調(diào)節(jié)左右液壓油路流量，以調(diào)整油缸的提升或下降的速度及位置差，保持兩個(gè)油缸的同步糾偏的升降控制。西門子S7-1200配套兩個(gè)絕對(duì)值編碼器4—20mA接口，很好地完成了這樣的同步糾偏及升降控制來(lái)源。

6、如何使用PLC連接編碼器并編程

需要硬件有：

1. PLC：西門子S7-1200-CPU1214C/DC/DC/DC，V4.1。

2. 編碼器：E6B2-CWZ5B，PNP，增量型，1000P/R

3. 編碼器與PLC接線

棕色：DC24V+

藍(lán)色：COM

黑色：A，接I0.0

白色：B，接I0.1

橙色：Z，接I0.3

其中AB的接入點(diǎn)可以自己定義，不一定非得是I0.0和I0.1，Z不能更改。

4. 配置高速計(jì)數(shù)器；如下圖：