西門子PLC與編碼器的連接、編程實例講解

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)點均提供了增量編碼器脈沖信號的快速計數(shù)器功能，單相信號達到200KHz，雙相信號(可四倍頻及判斷方向)達到80KHz，對于常用的2500PPR(每轉(zhuǎn)分辨脈沖數(shù))，轉(zhuǎn)速最快達到1920RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))。增量編碼器的信號為PNP單向開路信號，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，西門子S7-1200與絕對值編碼器4—20mA信號的連接

絕對值編碼器信號不怕干擾，停電數(shù)據(jù)不會丟失，PLC對于絕對值編碼器無需時刻計數(shù)，對于CPU掃描無需計算中斷時間并節(jié)省CPU資源，尤其是現(xiàn)在絕對值編碼器的市場價格大幅度下降，同時因數(shù)據(jù)可靠性的提高，對于使用絕對值編碼器可節(jié)省調(diào)試時間，減少售后服務(wù)成本，實際使用效果及性價比已遠優(yōu)于選用增量型編碼器，在PLC位置定位中已有越來越多的用戶傾向于使用絕對值編碼器。

由于S7-1200的經(jīng)濟性，與絕對值編碼器的連接首選較為經(jīng)濟和方便的4—20mA信號接口，西門子S7-1200均自帶2路4—20mA輸入接口，可直接連接2個帶有4—20mA輸出接口的絕對值編碼器。

絕對值編碼器分單圈絕對值和多圈絕對值，單圈絕對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對應(yīng)0度，360度(或180度)對應(yīng)20mA，在PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)線性對應(yīng)角度值，每一個數(shù)值對應(yīng)唯一的角度值，該數(shù)據(jù)無需靠計數(shù)，不怕干擾與停電，可直接編程使用。單圈絕對值編碼器推薦使用GMS412.LB(代號9400S),該編碼器可設(shè)定20mA對應(yīng)的角度值和旋轉(zhuǎn)方向、零點偏置，例如可設(shè)定20mA對應(yīng)180度，編碼器工作在0—180度內(nèi)。

在長度或高度的PLC定位控制中，常需要編碼器旋轉(zhuǎn)超過360度的工作范圍，就需要選擇多圈絕對值編碼器了，多圈絕對值編碼器的4—20mA輸出有兩類，一類是固定量程的多圈絕對值，例如16圈、64圈、256圈，即20mA對應(yīng)值為16圈終點、64圈或256圈，此類編碼器較為經(jīng)濟，推薦的型號為GEX60.LB;另一類為智能型多圈絕對值編碼器，20mA可設(shè)定在1—4096圈中間的任何位置，并可設(shè)置零點偏置，推薦的型號為GAX60.LB(代號9600)。

3，西門子S7-1200與絕對值編碼器RS485或Modbus RTU信號的連接

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

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

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

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

4，西門子S7-1200與絕對值編碼器Profibus-DP信號的連接

西門子S7-1200可配置Profibus—DP總線通訊接口，這個接口為歐系絕對值編碼器最常用的輸出模式，可選各種歐系進口品牌編碼器，包括國產(chǎn)品牌的絕對值編碼器，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，對于1200的經(jīng)濟性已經(jīng)不合適了，不在此推薦。

5，實用案例，西門子S7-1200與絕對值編碼器4—20mA信號的連接，做簡單定位控制

實用應(yīng)用介紹一：水利閘門高度的單機及多機控制，全國各地的防洪、調(diào)蓄、供水、排污等水閘的起重高度，由卷揚起重機(啟閉機)提升和關(guān)閉，每個閘站1-6個閘門啟閉機，西門子S7-1200PLC連接絕對值多圈編碼器的4—20mA接口，配置HMI，可以很好有效地完成這樣的簡單定位控制。

編碼器可以安裝在卷揚機卷筒軸連接，或減速齒輪軸連接，預(yù)先計算編碼器所需旋轉(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線性對應(yīng)卷筒旋轉(zhuǎn)一圈，以此計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。選用的編碼器型號為上述推薦的GAX60.LB(代號9600)，項目應(yīng)用地點：東北哈爾濱、江蘇常州等地多個水閘。

實用應(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液壓油缸動力提升，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)濟型PLC加HMI以替換原來的僅作顯示的儀表，提高控制可靠性及可編程可控性，PLC選用了西門子S7-1200，編碼器選用了絕對值多圈編碼器4—20mA信號接口，GAX60.LB(代號9600)2個，分別用機械裝置安裝與左右兩個油缸提升高度相對應(yīng)，對應(yīng)設(shè)置的油缸高度6米對應(yīng)20mA，2個4—20mA信號連接S7-1200的模擬量接口，進入PLC對比兩組數(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，保持兩個油缸的同步糾偏的升降控制。西門子S7-1200配套兩個絕對值編碼器4—20mA接口，很好地完成了這樣的同步糾偏及升降控制。

六、如何使用西門子PLC連接編碼器并對編碼器編程

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，如下圖：

3. 編碼器與PLC接線，如下圖：

棕色：DC24V+

藍色：COM

黑色：A，接I0.0

白色：B，接I0.1

橙色：Z，接I0.3

其中AB的接入點可以自己定義，不一定非得是I0.0和I0.1，Z不能更改。[!--empirenews.page--]

4. 配置高速計數(shù)器，如下圖：

這里選用HSC1，選擇啟用高速計數(shù)器、計數(shù)、A/B計數(shù)、增計數(shù)。使用默認地址ID1000作為計數(shù)器地址，也可以選擇其它，占四個字節(jié)。

5. 注意所使用的IO通道的濾波器問題，如下圖：

老版本CPU在使用高速計數(shù)器時屏蔽了濾波，不必考慮，但是V4.1版本的CPU沒有屏蔽，所以一定要注意這個濾波和編碼器的脈沖頻率，如果不合適將被過濾掉。

6. 監(jiān)控測試結(jié)果，如下圖：

不必寫程序就可以讀到了。只有在需要某些特殊功能時才需要些程序，這里不做介紹。

7. 濾波時間和能檢測到的最大頻率，如下圖：