上周一個(gè)做自動(dòng)化產(chǎn)線的朋友打來(lái)電話說(shuō)絕對(duì)值編碼器選型把他繞暈了——單圈17位的型號(hào)報(bào)價(jià)幾百塊多圈的直接翻倍銷售閉著眼推多圈可他設(shè)備只是個(gè)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)來(lái)回轉(zhuǎn)不到一整圈。他問(wèn)我這筆錢到底該不該花。我反問(wèn)他一句設(shè)備斷電以后你希望它上電時(shí)還記不記得自己轉(zhuǎn)到哪個(gè)角度他愣了三秒答案自己就出來(lái)了。這個(gè)問(wèn)題就是絕對(duì)值編碼器選型的核心入口。市面關(guān)于單圈還是多圈的討論不少但大多在比參數(shù)、比價(jià)格很少有人把背后的機(jī)械邏輯和應(yīng)用邏輯講透。寫這篇文章我就從要不要斷電記憶這個(gè)最樸素的問(wèn)題出發(fā)把單圈、多圈的本質(zhì)區(qū)別、多圈的幾種實(shí)現(xiàn)方式、選型判斷流程、安裝調(diào)試?yán)锏目右淮沃v清楚。做機(jī)床、機(jī)器人、起重、物流、風(fēng)電、光伏這些領(lǐng)域的工程師選型時(shí)大概率都用得上。1. 選型先想清楚你的設(shè)備斷電之后需不需要記憶1.1 增量編碼器的痛點(diǎn)一斷電就失憶增量式編碼器輸出的是A相、B相脈沖和Z相零點(diǎn)脈沖PLC或者驅(qū)動(dòng)器通過(guò)數(shù)脈沖的方式計(jì)算位置。它本身不存儲(chǔ)位置位置信息全在計(jì)數(shù)器里。一斷電計(jì)數(shù)器清零再上電時(shí)控制系統(tǒng)根本不知道軸現(xiàn)在在哪只能執(zhí)行找參考點(diǎn)的回零動(dòng)作?；亓銊?dòng)作在很多設(shè)備上是能接受的比如簡(jiǎn)單輸送線、小型分度臺(tái)最多耽誤幾秒。但在另外一些設(shè)備上就非常麻煩大型龍門加工中心斷電后如果主軸位置未知重新回零不僅花時(shí)間還可能因?yàn)橹虚g有工件或夾具發(fā)生碰撞起重機(jī)械的吊鉤如果停在半空斷電再上電后系統(tǒng)不知道吊鉤高度直接自動(dòng)運(yùn)行會(huì)有安全風(fēng)險(xiǎn)。所以增量式編碼器天生有失憶癥這是它最大的軟肋。1.2 絕對(duì)值編碼器的價(jià)值位置數(shù)據(jù)自帶掉電保存絕對(duì)值編碼器不一樣它在碼盤上按角度位置刻出了唯一的編碼每個(gè)機(jī)械位置對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的數(shù)字這個(gè)編碼是物理存在的不依賴供電。斷電后編碼不會(huì)消失上電后控制器直接讀碼就能拿到當(dāng)前絕對(duì)位置不需要回零也不怕中間掉電。用生活里的例子類比增量式編碼器就像拿一張白紙翻頁(yè)翻到哪頁(yè)全靠自己數(shù)一旦忘了就得從頭數(shù)絕對(duì)值編碼器像一本書(shū)每頁(yè)都印了頁(yè)碼隨便翻開(kāi)一頁(yè)看頁(yè)碼就知道自己在第幾頁(yè)不需要從第一頁(yè)開(kāi)始找。這個(gè)斷電即定位的能力是絕對(duì)值編碼器賣得比增量式貴好幾倍的根本原因。1.3 但絕對(duì)值也分單圈和多圈分歧從這里開(kāi)始決定用絕對(duì)值之后才輪到單圈還是多圈這個(gè)問(wèn)題。很多人誤以為絕對(duì)值多圈其實(shí)不對(duì)。絕對(duì)值編碼器分為單圈絕對(duì)值和多圈絕對(duì)值兩種。單圈絕對(duì)值只能記住360度以內(nèi)的位置相當(dāng)于只記得當(dāng)前在0到360度中的哪個(gè)角度多圈絕對(duì)值在記住角度的同時(shí)還記了軸總共轉(zhuǎn)了多少圈。一個(gè)只記頁(yè)碼一個(gè)連翻了幾頁(yè)也一起記。這兩種產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和價(jià)格差距都不小選錯(cuò)了要不就是多花冤枉錢要不就是設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后位置信息徹底失效。下面把這倆的本質(zhì)拆開(kāi)看。2. 單圈和多圈的本質(zhì)差異不只是轉(zhuǎn)了幾圈的問(wèn)題2.1 單圈絕對(duì)值把360度切成一格一格的唯一地址單圈絕對(duì)值編碼器內(nèi)部有一個(gè)碼盤碼盤上從圓心向外分布著若干圈同心碼道每圈碼道被分隔成黑白相間光電式或者磁性極性交替磁式的區(qū)段。碼盤上刻的碼通常采用格雷碼——相鄰位置只改變一位防止碼盤在碼道切換瞬間出現(xiàn)讀數(shù)歧義。讀出裝置把碼道狀態(tài)組合成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)這個(gè)數(shù)就是當(dāng)前角度對(duì)應(yīng)的絕對(duì)地址。單圈的分辨率取決于碼道數(shù)量也就是位數(shù)。常見(jiàn)的單圈位數(shù)有12位、13位、17位、19位、23位。17位表示把一圈360度分成了2的17次方也就是131072個(gè)位置電氣角度分辨率大約是360除以131072約等于0.0027度。注意這里說(shuō)的是分辨率不是精度后面講誤區(qū)時(shí)會(huì)細(xì)說(shuō)。單圈絕對(duì)值編碼器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)一圈后回到起始角度讀出的編碼會(huì)和第一圈完全一樣所以它只能區(qū)分一圈之內(nèi)的位置。如果你需要知道現(xiàn)在是第二圈還是第三圈單圈絕對(duì)值無(wú)能為力。2.2 多圈絕對(duì)值單圈角度加一個(gè)圈數(shù)計(jì)數(shù)器多圈絕對(duì)值編碼器等于在單圈絕對(duì)值的基礎(chǔ)上額外疊加了一套圈數(shù)計(jì)數(shù)機(jī)制。它輸出的位置數(shù)據(jù)由兩部分組成圈數(shù)部分加圈內(nèi)角度部分。數(shù)據(jù)關(guān)系可以理解為總位置 圈數(shù) × 單圈分辨率 當(dāng)前圈內(nèi)位置比如型號(hào)標(biāo)注單圈17位、多圈12位意思是一圈內(nèi)有131072個(gè)位置同時(shí)最多能記錄4096圈2的12次方整體輸出位數(shù)相當(dāng)于29位。上位機(jī)拿到的數(shù)據(jù)是圈數(shù)和圈內(nèi)角度的組合既能知道轉(zhuǎn)了多少圈又能知道當(dāng)前角度即使斷電再上電位置也不會(huì)丟。多圈的圈數(shù)位數(shù)常見(jiàn)有12位、13位、16位。12位對(duì)應(yīng)4096圈13位對(duì)應(yīng)8192圈16位對(duì)應(yīng)65536圈。位數(shù)越高能記錄的累計(jì)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)越多成本也越高。2.3 位數(shù)怎么換算分辨率和圈數(shù)范圍一次算明白這里把常用公式整理一下方便直接套用單圈分辨率 2的單圈位數(shù)次方單位位置數(shù)/圈最大可記錄圈數(shù) 2的多圈位數(shù)次方單位圈總可分辨位置數(shù) 2的單圈位數(shù)多圈位數(shù)次方用一個(gè)表格把常見(jiàn)組合列出來(lái)選型時(shí)對(duì)著查很方便單圈位數(shù)每圈位置數(shù)多圈位數(shù)最大圈數(shù)總位置數(shù)12位409612位4096圈約1678萬(wàn)17位13107212位4096圈約5.37億17位13107216位65536圈約85.9億23位838860812位4096圈約344億以17位單圈加12位多圈為例如果編碼器裝在轉(zhuǎn)速3000r/min的電機(jī)尾部它從零位開(kāi)始連續(xù)轉(zhuǎn)滿4096圈大約需要81.9分鐘?？雌饋?lái)時(shí)間不短但現(xiàn)實(shí)中很多設(shè)備是正反轉(zhuǎn)反復(fù)運(yùn)行幾十萬(wàn)圈的多圈計(jì)數(shù)器一旦達(dá)到最大值就會(huì)溢出位置數(shù)據(jù)可能清零重新計(jì)也可能回繞這就是后面要重點(diǎn)說(shuō)的選型陷阱。3. 多圈方案的三條技術(shù)路線齒輪組、電池、韋根到底怎么選多圈絕對(duì)值并不是只有一種實(shí)現(xiàn)方式。市面上主流的多圈方案有三條技術(shù)路線它們都能做到斷電記住圈數(shù)但可靠性和維護(hù)邏輯截然不同。選型時(shí)不看清楚這個(gè)后面會(huì)被維護(hù)折磨。3.1 機(jī)械齒輪組最傳統(tǒng)的方案可靠性靠物理咬合機(jī)械齒輪組多圈是出現(xiàn)最早、也最硬核的方案。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很像鐘表計(jì)時(shí)器編碼器主軸通過(guò)一組減速齒輪帶動(dòng)若干級(jí)圈數(shù)碼盤。主軸每轉(zhuǎn)一圈第一級(jí)圈數(shù)盤走一格第一級(jí)走滿一圈第二級(jí)走一格依次類推。每一級(jí)圈數(shù)盤都帶碼道有獨(dú)立讀出元件所以圈數(shù)信息是純機(jī)械位置決定的完全不依賴電、不依賴存儲(chǔ)芯片。這套方案的最大優(yōu)勢(shì)是斷電保持絕對(duì)可靠——齒輪咬合的位置是物理存在的哪怕斷電十年、電池一個(gè)沒(méi)有圈數(shù)照樣在。所以那些對(duì)可靠性要求極高、不允許任何理由丟失位置的場(chǎng)合機(jī)械齒輪多圈一直是首選。但它的缺點(diǎn)也明顯齒輪副有磨損長(zhǎng)期振動(dòng)沖擊環(huán)境下間隙會(huì)變大甚至出現(xiàn)跳齒結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致體積和重量大多圈位數(shù)越高齒輪級(jí)數(shù)越多成本越高。3.2 電池后備方案電子計(jì)數(shù)代價(jià)是電池電池后備多圈是目前市面上數(shù)量最多的方案結(jié)構(gòu)上它本質(zhì)是一個(gè)單圈絕對(duì)值碼盤加一個(gè)電子圈數(shù)計(jì)數(shù)器。正常供電時(shí)計(jì)數(shù)器實(shí)時(shí)累計(jì)圈數(shù)斷電后依靠編碼器內(nèi)部的一顆鋰電池繼續(xù)給計(jì)數(shù)電路供電讓圈數(shù)數(shù)據(jù)在斷電期間也能維持或者把最新圈數(shù)寫入非易失存儲(chǔ)器。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、成本低而且很容易做到很高的多圈位數(shù)比如16位甚至更高。缺點(diǎn)是那顆電池是所有問(wèn)題的根源。鋰電池在常溫下壽命通常5到10年但溫度一高或一低都會(huì)加速衰減低溫下容量驟降。電池沒(méi)電后如果設(shè)備還發(fā)生斷電圈數(shù)數(shù)據(jù)就可能丟失。另外防爆場(chǎng)合往往不允許隨意使用帶電池的設(shè)備換電池這個(gè)維護(hù)動(dòng)作本身就容易出問(wèn)題——操作不當(dāng)、斷電順序不對(duì)都會(huì)導(dǎo)致位置數(shù)據(jù)丟失。3.3 韋根供電方案不用電池也能記圈數(shù)的新路線韋根供電多圈是近十幾年工業(yè)領(lǐng)域比較新的主流方向。它利用一種叫韋根效應(yīng)的物理現(xiàn)象一種特殊的磁性合金絲韋根絲在外部磁場(chǎng)方向翻轉(zhuǎn)時(shí)其磁化狀態(tài)會(huì)突然翻轉(zhuǎn)在纏繞的感應(yīng)線圈上產(chǎn)生一個(gè)電壓脈沖。編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)安裝在軸上的永磁體掃過(guò)韋根絲每轉(zhuǎn)一定角度就產(chǎn)生一個(gè)脈沖。這個(gè)脈沖的能量雖然很小但足夠給一個(gè)超低功耗的圈數(shù)計(jì)數(shù)電路供電并把最新圈數(shù)寫入非易失存儲(chǔ)器。這套邏輯非常巧妙圈數(shù)計(jì)數(shù)不需要電池能量來(lái)自軸本身的旋轉(zhuǎn)。軸在轉(zhuǎn)就有能量就能更新圈數(shù)軸不轉(zhuǎn)位置本來(lái)就沒(méi)變也不需要更新。斷電期間如果軸被外力轉(zhuǎn)動(dòng)每掃過(guò)一次也能產(chǎn)生脈沖更新圈數(shù)。所以它同時(shí)做到了無(wú)電池、免維護(hù)、斷電位置保持體積還小。不足是價(jià)格比電池方案高一些而且對(duì)最低轉(zhuǎn)速有要求超低速旋轉(zhuǎn)時(shí)脈沖能量會(huì)偏弱選型時(shí)得跟廠家確認(rèn)轉(zhuǎn)速下限。3.4 三條路線的橫向?qū)Ρ劝讶龡l路線放在一張表里對(duì)照決策時(shí)更直觀對(duì)比項(xiàng)機(jī)械齒輪組電池后備韋根供電是否需要電池否是否斷電位置保持機(jī)制物理齒輪位置電池維持計(jì)數(shù)或?qū)懭敕且资Т鎯?chǔ)旋轉(zhuǎn)自發(fā)電寫入存儲(chǔ)長(zhǎng)期斷電可靠性極高依賴電池狀態(tài)高維護(hù)需求低但注意齒輪磨損定期更換電池基本免維護(hù)體積和重量大小小多圈位數(shù)擴(kuò)展受體積限制容易做大容易做大相對(duì)成本高低中高典型場(chǎng)景高端伺服、高可靠軍工級(jí)設(shè)備通用工業(yè)設(shè)備風(fēng)電、光伏、偏遠(yuǎn)惡劣環(huán)境這里特別提醒一句機(jī)械齒輪方案雖然老但在安全要求極高、斷電時(shí)間動(dòng)輒數(shù)月甚至數(shù)年的場(chǎng)合它依然是最穩(wěn)的選擇。而風(fēng)電、光伏這類后期維護(hù)困難的場(chǎng)景無(wú)電池的韋根方案正在快速替代電池方案。4. 選型時(shí)按順序問(wèn)自己六個(gè)問(wèn)題答案就出來(lái)了面對(duì)單圈還是多圈不需要背參數(shù)按下面六個(gè)問(wèn)題順序走一遍答案基本自己浮出來(lái)。4.1 問(wèn)題一斷電后位置記憶是不是硬性要求如果設(shè)備斷電后可以接受重新回零比如手動(dòng)上料臺(tái)、簡(jiǎn)單分度機(jī)構(gòu)增量式編碼器完全夠用沒(méi)必要為絕對(duì)值買單。如果設(shè)備斷電后不允許重新尋零或者尋零的成本很高比如長(zhǎng)行程龍門、起重設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電偏航那么絕對(duì)值是必選項(xiàng)這時(shí)候才進(jìn)入單圈和多圈的討論。必須再?gòu)?qiáng)調(diào)一次單圈絕對(duì)值也具備斷電記憶功能只是記憶范圍只有一圈。所以需要斷電記憶不等于必須多圈這只是第一道門檻。4.2 問(wèn)題二從機(jī)械傳動(dòng)鏈算一算實(shí)際需要的最大圈數(shù)這一步要?jiǎng)庸P算不能憑感覺(jué)。核心公式是輸出軸總?cè)?shù) 運(yùn)動(dòng)部件總行程 ÷ 每圈對(duì)應(yīng)的機(jī)械位移量舉兩個(gè)例子。第一個(gè)絲杠導(dǎo)程10mm工作臺(tái)行程2000mm絲杠需要轉(zhuǎn)的圈數(shù)就是2000除以10等于200圈。如果選12位多圈最大4096圈余量非常充足如果行程加長(zhǎng)到5000mm圈數(shù)變成500仍在范圍內(nèi)但如果行程進(jìn)一步加大或者希望余量更大就應(yīng)該考慮13位多圈8192圈。第二個(gè)例子卷筒直徑800mm鋼絲繩單層纏繞起升高度20m卷筒圈數(shù)約等于20除以(3.14乘以0.8)大約8圈?？粗苄“傻绻嵌鄬永p繞圈數(shù)要乘以層數(shù)三層就是24圈左右再算上排繩和過(guò)卷余量12位多圈依然夠。關(guān)鍵是別漏算減速比——編碼器裝在減速機(jī)高速端時(shí)實(shí)際圈數(shù)還要乘以減速比這一條最容易算漏。4.3 問(wèn)題三多圈溢出和回繞的邊界能否接受多圈位數(shù)的圈數(shù)上限是固定的超過(guò)上限會(huì)溢出。以12位多圈4096圈為例如果你的設(shè)備連續(xù)累計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)會(huì)超過(guò)4000圈這個(gè)編碼器就不合格。更麻煩的是有些產(chǎn)品的多圈計(jì)數(shù)溢出后會(huì)清零重新計(jì)那位置數(shù)據(jù)直接錯(cuò)亂有些是回繞就是轉(zhuǎn)到最大圈數(shù)后跳回0同樣需要外部邏輯額外處理。我的經(jīng)驗(yàn)是算出來(lái)的最大圈數(shù)只能占多圈上限的七八成不能頂著上限選。算出需要3980圈就不要買4096圈的產(chǎn)品直接上13位8192圈。多出來(lái)的余量是給調(diào)試、異常過(guò)行程、機(jī)械誤差備份的不是浪費(fèi)。4.4 問(wèn)題四現(xiàn)場(chǎng)是否接受定期更換電池這一步直接決定要不要把電池方案排除。如果編碼器裝在電柜里換電池很方便電池方案完全沒(méi)問(wèn)題性價(jià)比最高。但如果編碼器裝在幾十米高的塔筒頂部、港口起重機(jī)的臂架末端、或者防爆區(qū)內(nèi)部換一次電池的人工成本和停機(jī)損失可能比編碼器本身貴得多。這時(shí)候猶豫都不需要猶豫直接排除電池方案去看機(jī)械齒輪多圈或者韋根多圈。另外防爆場(chǎng)合要特別注意很多防爆認(rèn)證對(duì)電池有明確限制帶電池的編碼器可能過(guò)不了防爆審核。這個(gè)在選型前期就要問(wèn)清楚。4.5 問(wèn)題五環(huán)境溫度和振動(dòng)會(huì)把方案范圍再砍一圈環(huán)境溫度對(duì)電池方案的打擊是致命的。鋰電池在零下20度以下容量會(huì)明顯下降在零上70度以上壽命會(huì)急劇縮短。如果設(shè)備工作溫度范圍很寬或者長(zhǎng)期在低溫環(huán)境運(yùn)行電池方案的可靠性就要打問(wèn)號(hào)。振動(dòng)方面機(jī)械齒輪多圈的齒輪副在持續(xù)振動(dòng)下會(huì)磨損間隙變大后圈數(shù)讀數(shù)可能抖動(dòng)甚至跳變。對(duì)于港口機(jī)械、礦山設(shè)備這類振動(dòng)大的場(chǎng)合齒輪方案不是最優(yōu)磁感應(yīng)或光電感應(yīng)加韋根供電反而更合適。油污粉塵多的環(huán)境還會(huì)影響光電碼盤的讀數(shù)可靠性磁性碼盤抗污染能力更強(qiáng)。需要把這些環(huán)境條件全部列進(jìn)選型清單而不是只看價(jià)格。4.6 問(wèn)題六全生命周期成本采購(gòu)價(jià)只是入場(chǎng)券最后一步算錢。多圈比單圈貴多圈內(nèi)部三種路線價(jià)格也有明顯差異電池方案最經(jīng)濟(jì)機(jī)械齒輪方案最貴韋根方案居中。但如果把維護(hù)成本算進(jìn)去結(jié)論往往反轉(zhuǎn)——電池方案每隔幾年要換電池海外項(xiàng)目或偏遠(yuǎn)風(fēng)場(chǎng)的一次人工到場(chǎng)成本可能上萬(wàn)元夠買好幾個(gè)編碼器而設(shè)備因位置丟失停機(jī)的損失更是遠(yuǎn)超編碼器本身。所以我的建議是把所有候選方案的采購(gòu)單價(jià)、預(yù)計(jì)維護(hù)周期、單次維護(hù)成本和停機(jī)損失都列出來(lái)算一個(gè)五年總成本再拍板。很多項(xiàng)目算完這筆賬之后都放棄了最便宜的電池方案。5. 三個(gè)常見(jiàn)場(chǎng)景的真實(shí)選型案例光講理論不夠拿三個(gè)典型行業(yè)場(chǎng)景拆一遍你就能感受到單圈和多圈在實(shí)際項(xiàng)目中是怎么落地的。5.1 機(jī)器人關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)單圈的典型地盤六軸工業(yè)機(jī)器人的肩部、肘部關(guān)節(jié)從輸出端看很多關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)范圍在正負(fù)180度或正負(fù)360度以內(nèi)。此時(shí)在關(guān)節(jié)輸出端裝單圈絕對(duì)值編碼器就夠了斷電后記住當(dāng)前姿態(tài)上電直接恢復(fù)不需要回零。但這里有個(gè)容易搞混的細(xì)節(jié)如果編碼器裝在伺服電機(jī)尾部而不是關(guān)節(jié)輸出端電機(jī)軸可能轉(zhuǎn)很多圈驅(qū)動(dòng)減速機(jī)這時(shí)候就需要多圈。這也是為什么很多伺服電機(jī)自帶編碼器是多圈帶電池方案的直接原因——電機(jī)軸轉(zhuǎn)速高、圈數(shù)多單圈根本記不過(guò)來(lái)。所以判斷單圈還是多圈先看清楚編碼器裝在機(jī)械鏈的哪一端電機(jī)端還是輸出端結(jié)論完全不一樣。5.2 起重機(jī)起升和小車定位多圈斷電保持才靠得住起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)卷筒要收放幾十米長(zhǎng)的鋼絲繩吊鉤在任何高度都可能斷電停機(jī)。系統(tǒng)必須知道吊鉤離地高度否則重新上電后不能安全運(yùn)行。卷筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)遠(yuǎn)大于一圈所以必須選多圈絕對(duì)值同時(shí)起重機(jī)大多露天作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)換電池不方便優(yōu)先考慮韋根供電或機(jī)械齒輪多圈方案。另一個(gè)容易被忽略的點(diǎn)是編碼器安裝位置。如果編碼器裝在減速機(jī)高速端卷筒轉(zhuǎn)一圈編碼器軸可能轉(zhuǎn)了幾十圈實(shí)際圈數(shù)要按減速比放大。算完這個(gè)再定多圈位數(shù)否則會(huì)出現(xiàn)理論上夠、實(shí)際運(yùn)行幾個(gè)月就溢出的尷尬。5.3 風(fēng)電偏航和光伏跟蹤環(huán)境惡劣時(shí)首選無(wú)電池方案風(fēng)電偏航系統(tǒng)要實(shí)時(shí)知道機(jī)艙相對(duì)于塔筒的偏航角度角度范圍超過(guò)360度且機(jī)組可能長(zhǎng)期斷電檢修。機(jī)艙里的溫度在冬季可能低到零下三四十度夏季又可能超過(guò)五十度振動(dòng)和濕度都不友好。在這種環(huán)境里電池方案不管是低溫衰減還是換電池難度都很難讓人放心所以行業(yè)里越來(lái)越傾向于韋根供電的多圈絕對(duì)值編碼器做到免維護(hù)、無(wú)電池、斷電保持。這種場(chǎng)景的選型還得疊加防護(hù)等級(jí)要求通常要IP67及以上工作溫度范圍要覆蓋負(fù)40度到正70度?？梢?jiàn)單圈多圈只是選型的一個(gè)維度真正落地還要結(jié)合環(huán)境、接口、防護(hù)一起看。6. 安裝、接線、調(diào)試的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)選型選對(duì)了只成功了一半現(xiàn)場(chǎng)裝不好、調(diào)不好再貴的編碼器也會(huì)變成一塊廢鐵。下面幾條都是我實(shí)打?qū)嵅冗^(guò)的坑。6.1 機(jī)械連接聯(lián)軸器選型與同心度編碼器軸與被測(cè)軸之間務(wù)必使用彈性聯(lián)軸器比如膜片式、波紋管式或者滑塊式用來(lái)吸收兩軸之間的安裝偏心和平行度誤差。絕對(duì)不要圖省事用剛性套筒直接硬接否則編碼器軸承很快受損碼盤變形位置數(shù)據(jù)開(kāi)始跳變問(wèn)題還特別難查。安裝完成后手動(dòng)盤一下軸確認(rèn)旋轉(zhuǎn)順暢無(wú)卡澀沒(méi)有別勁的感覺(jué)。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備振動(dòng)大最好加裝編碼器專用支撐座把徑向力卸掉。這部分功夫花在裝機(jī)階段遠(yuǎn)好過(guò)后面三天兩頭查故障。6.2 零點(diǎn)的第一次設(shè)定絕對(duì)值不是永遠(yuǎn)不需要設(shè)定這是新手最容易誤解的地方。絕對(duì)值編碼器出廠確實(shí)有機(jī)械零點(diǎn)但機(jī)械零點(diǎn)幾乎不可能正好和設(shè)備的工藝零點(diǎn)重合。第一次上電調(diào)試時(shí)必須執(zhí)行一次預(yù)設(shè)零點(diǎn)操作把設(shè)備手動(dòng)移到工藝零位通過(guò)編碼器的預(yù)設(shè)線、撥碼開(kāi)關(guān)或者現(xiàn)場(chǎng)總線命令把當(dāng)前位置定義為零點(diǎn)。這個(gè)操作做完之后編碼器才會(huì)在工藝坐標(biāo)下工作。換修編碼器之后這個(gè)零點(diǎn)還要重新標(biāo)定。所以絕對(duì)值編碼器只是省去了每次上電都找參考點(diǎn)的麻煩但首次安裝標(biāo)定和維修后重標(biāo)定一步都不能少。建議把零點(diǎn)標(biāo)定步驟寫進(jìn)設(shè)備維護(hù)手冊(cè)給后來(lái)的人留一條活路。6.3 接線屏蔽與干擾排查SSI、總線型絕對(duì)值編碼器同樣有干擾問(wèn)題。SSI接口的CLK時(shí)鐘線和DATA數(shù)據(jù)線要按差分方式接線屏蔽層單端接地走線盡量避免與動(dòng)力電纜同槽。供電電源的紋波也要控制好最好單獨(dú)供電不要和變頻器共用一個(gè)開(kāi)關(guān)電源。如果現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)上電讀數(shù)偶爾跳變每次上電位置都不一樣這類故障先別急著懷疑編碼器壞了用示波器測(cè)編碼器供電電壓和信號(hào)波形。百分之七八十的干擾問(wèn)題都出在接地和布線上換編碼器解決不了任何問(wèn)題。6.4 電池更換流程操作順序決定數(shù)據(jù)生死帶電池多圈編碼器更換電池不是簡(jiǎn)單摳掉舊電池裝新電池。規(guī)范做法是在編碼器保持供電的狀態(tài)下進(jìn)行更換確保圈數(shù)計(jì)數(shù)電路始終有電RAM里的圈數(shù)數(shù)據(jù)不丟換完之后記錄更換日期方便下次維護(hù)時(shí)預(yù)估電池壽命。最怕的情況是設(shè)備停著沒(méi)人管電池電壓報(bào)警也沒(méi)人響應(yīng)等電池徹底沒(méi)電后再換圈數(shù)早已丟失只能重新找機(jī)械原點(diǎn)做標(biāo)定。我在現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)過(guò)太多次這種本來(lái)?yè)Q個(gè)電池十分鐘搞定結(jié)果因?yàn)橥系經(jīng)]電整個(gè)設(shè)備停機(jī)半天重新對(duì)零的事故。電池報(bào)警必須當(dāng)作緊急故障處理。7. 高頻誤區(qū)清單參數(shù)表上最容易騙人的幾個(gè)點(diǎn)7.1 分辨率不等于精度編碼器標(biāo)注的17位、19位那是分辨率說(shuō)的是它能分辨多小的角度變化不代表實(shí)際測(cè)得有多準(zhǔn)。一個(gè)17位分辨率的產(chǎn)品實(shí)際系統(tǒng)精度可能是幾十角秒甚至更大這里面包含碼盤制造誤差、安裝偏心、聯(lián)軸器回差等一系列因素。選型時(shí)如果工藝要求定位精度是0.01度不能用17位分辨率0.0027度直接說(shuō)滿足要看廠商手冊(cè)里標(biāo)的系統(tǒng)精度值。7.2 多圈絕對(duì)值不是無(wú)限圈多圈絕對(duì)值的圈數(shù)上限是固定且有限的超出上限會(huì)溢出或回繞。用在正反轉(zhuǎn)頻繁、累計(jì)轉(zhuǎn)數(shù)很大的設(shè)備上必須確認(rèn)最大圈數(shù)足夠最好預(yù)留余量并且選帶溢出診斷功能的產(chǎn)品。有的設(shè)備一個(gè)班次就轉(zhuǎn)幾千圈幾個(gè)月后圈數(shù)溢出位置數(shù)據(jù)直接錯(cuò)亂這種故障最難排查。7.3 單圈位數(shù)再高也替代不了多圈單圈23位能把一圈分成838萬(wàn)多個(gè)位置分辨率已經(jīng)非?？鋸埖堑?圈還是第100圈它根本不知道。如果你的設(shè)備行程超過(guò)一圈單圈位數(shù)再高也是白搭。判斷需求時(shí)先算圈數(shù)再看單圈分辨率這個(gè)順序不能反否則就會(huì)花大價(jià)錢買了高分辨率單圈最后發(fā)現(xiàn)行程根本覆蓋不了。7.4 磁性和光電要按環(huán)境選不是按價(jià)格選絕對(duì)值編碼器在傳感器原理上還分光電式和磁式。光電式精度高、響應(yīng)快但碼盤怕油污粉塵、怕高溫長(zhǎng)時(shí)間在臟環(huán)境里讀數(shù)會(huì)劣化磁式用磁阻或霍爾感應(yīng)磁場(chǎng)角度抗污染、抗振動(dòng)、便宜但精度和溫漂通常差一些。礦山、港口、重載設(shè)備其實(shí)更適合磁式。這個(gè)選擇錯(cuò)誤造成的返工成本往往比單圈多圈選錯(cuò)還高因?yàn)榈鹊浆F(xiàn)場(chǎng)出問(wèn)題機(jī)械結(jié)構(gòu)都已經(jīng)定型了。我個(gè)人現(xiàn)在拿到一個(gè)選型需求會(huì)先畫一張簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)疽鈭D把行程、減速比、是否斷電記憶、環(huán)境溫度、維護(hù)可達(dá)性這五條列出來(lái)再進(jìn)到單圈還是多圈的討論。單圈或多圈只是第一步后面還有接口類型、分辨率、防護(hù)等級(jí)、軸型一大堆問(wèn)題。但第一步走偏后面每一步都得將就最后返工的就是自己。最后分享一個(gè)小技巧向供應(yīng)商詢價(jià)時(shí)別只報(bào)多圈絕對(duì)值五個(gè)字把單圈位數(shù)、多圈圈數(shù)、接口類型、防護(hù)等級(jí)、工作溫度范圍、是否要求無(wú)電池一次性寫清楚。對(duì)方給的報(bào)價(jià)和交期才是有意義的你自己也能逼著自己把需求徹底想明白。選型不是選最貴的也不是選參數(shù)最漂亮的是選那個(gè)在你這臺(tái)設(shè)備上斷電、上電、轉(zhuǎn)過(guò)一年、維護(hù)一次始終不出問(wèn)題的編碼器。