绝对值编码器传统上采用以下三种方式之一进行接线:并行、串行接口或总线。串行和总线接口有多种协议或标准,其中一些是开源的,而另一些则是特定制造商专有的。在考虑如何连接绝对值编码器时,所需的分辨率、应用程序控制级别、灵活性和易于实施都是决定的因素。

绝对值编码器并联

并联编码器是最直接的方法,也是单圈编码器的标准。在并联接线中,编码器直接连接到接收设备。每条线只处理一个数据位,这意味着绝对值编码器的分辨率位越多,需要的线就越多。对于高分辨率设备,这可能会变得繁重且成本高昂,尤其是对于每圈和多圈具有更高比特数的多圈编码器。

并行布线通常以二进制代码的修改版本提供输出,称为反射二进制代码或格雷码(以开发它的研究人员弗兰克格雷命名)。标准二进制代码对数据传输提出了问题,因为某些步骤涉及不止一位(数字)的更改。例如,从第 3 步到第 4 步,二进制代码从 0011 变为 0100,其中 3 位改变了状态。因为位不可能同时改变,所以可能会误读输出。格雷码通过在每一步只改变一位来避免这个问题。

绝对值编码器

格雷码避免了在给定步骤中多个位更改状态时

出现的潜在错误。

因为它每位使用一根线,所以并行布线最适合简单的实现。由于潜在的噪声干扰,距离也被限制在 10 米以内。然而,它是一种非常快速的通信方法,所有数据都是实时可用的。

绝对值编码器的串行接口

串行接线方案提供从主站(如 PLC 或微控制器)到从站(在本例中为编码器)的点对点通信。有几种串行接口,其中 SSI(同步串行接口)是最常见的,尤其是在欧洲,而 BiSS(双向同步串行接口)相对较新。EnDat 是 Heidenhain 开发的专有接口。EnDat 的主要好处是它在绝对值编码器中提供了内部存储器,并且可以携带比 SSI 更多的信息。同样,HIPERFACE 是 Max Stegmann GmbH 开发的专有接口,它在启动时提供绝对位置信息,然后提供增量编码器数据。BiSS 和 HIPERFACE 都可以点对点或通过总线连接。对于具有太多输出以致并行布线不实用但又太少而无法证明总线通信合理的应用,串行通信是一个不错的选择。作为一个好处,串行通信的工作距离比并行或总线布线方案更长——有时超过 1000 米。但是,由于串行布线方案是点对点的,因此网络中可以包含的节点(设备)的数量是有限的。

绝对值编码器

串行接口比较

绝对值编码器总线接口

总线接口允许绝对值编码器在对等的基础上与网络上的其他设备进行通信,也称为环形拓扑。两种常见的总线协议是 DeviceNet 和 Profibus。Profibus 由欧共体开发,通常在欧洲更受欢迎,而 DeviceNet 由罗克韦尔自动化开发,通常在美国比较多。

由于可以将多个设备连接到单个控制器,因此在大多数应用中,总线接口比其他接线类型使用电缆相对就更少。它们在更长的距离(通常可达 100 米)上也表现良好。但是,网络拓扑通常更复杂,单个组件更是贵的厉害。无论总线接口的前期成本如何,系统的总成本都可以低于其他接线方法,因为所需的电缆更少,进而所需的设置和故障排除时间也更少。

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