浅谈Kubler编码器在西门子Profibus-DP总线中的应用

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摘要：编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置.本文介绍了编码器和现场总线技术，简要说明了kubler编码器在西门子profibus-dp总线中的应用。

关键词：编码器；现场总线；Kubler；西门子Profibus-DP

中图分类号：TN762 文献标识码：A

1 编码器的简要介绍

编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器。编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。

多圈编码器优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。

2 现场总线技术的介绍

随着计算机、控制、通信、网络等技术的发展，作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线（FieldBus）技术也得到了迅速发展、影响巨大，引起了工程技术界的普遍兴趣与重视。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。

根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会(ISA)的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向多节点、总线式的全数字通讯。具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。常用的现场总线协议类型如下：

应用于各种制造工业自动化的Profibus-DP，DeviceNet，AS-i，Interbus-S，Canopen，ModBus等。

应用于各种过程自动化的Profibus-PA，Foundation Fieldbus等。

应用于防爆场合本安型现场总线协议Sensoplex2Ex，SensoplexMC。

3 Kubler(58X8) Profibus-DP编码器

Kubler (58X8)系列是把编码器技术和现场总线技术结合应用的一个全新的突破，是专门用于Profibus-DP通讯的编码器，以Kubler（5858，5888）为例，Kubler（5858）为单圈编码器（Single turn），Kubler（5888）为多圈编码器（Multiturn）。

3.1 Kubler编码器的硬件配置

硬件配置包括编码器内Profibus-DP地址的拨码设定，如图1所示，和通讯及电源的连接端口，如图2所示

图1 编码器地址设定

说明：地址为1~7DH（1~125decimal）之间的任意数。上面的为低位地址，下面为高位地址。

图2上：编码器三个接线端的管角图，

下：编码器的终端电阻拨码

说明：如编码器为DP BUS最终设备如图，A、B终端电阻均为ON。

3.2 Kubler编码器的软件配置

以西门子公司Profibus-DP总线为例，CPU选西门子公司的S7 300系列可编程序控制器，数据最大传率为187.5Kbps。如图3所示，程序硬件配置：安装GSD文件后在右侧栏中添加5858单圈/5888多圈16位/32位输入输出模板（单圈16位/32位，多圈32位）及16位测速板模。添加16位模板时数据为-32767~+32767（PIW258）,32位模板时0~65536（PID256）即单圈最大计数值65536。多圈编码器5888单圈读数65536（16位精度），圈数为12位，总计数为28位（228，268435456），如图4所示。

说明：红圈内上面的值为单圈最大计数值即单圈最大216=65536，16位精度，可设范围1～65536，本KUBLER多圈编码器圈数固定为4096圈，精度为12位即212，所以下面与上面的比值固定为4096，设置时须注意。下面为最大计数值228。设定范围为单圈设定值X4096。

3.3 编码器预置值的设定

选择32位模板，当MSB=1（如上图Presetcontrol）即第31位为1时（上升延触发）时，0~30位中所设置的预置值生效。选择16位模板如上图下半部分。

以下为多圈KUBLER编码器实例 ，其中PQD256为输出编码器预置值格式如下：

2#1000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0110，其中MSB=1使能预置值70，

DW#16# 80000046十六进制预置70。如图5所示。

图5预置值的设定

说明：PIW260和PIW262为编码器输出的即时转数RPM/MIN。

结束语

近几年来随着计算机、控制、通信、网络等技术的飞速发展，带来了自动控制领域一场新革命。推动工业自动化技术的进一步发展，加强技术创新，实现产业化，解决国民经济发展面临的深层问题，进一步提高国民经济整体素质和综合国力，实现跨越式发展。

参考文献

[1]于跃深.大地宁煤YGMC2000/80门架式顶堆侧取堆取料机电气系统[J].北方重工有限公司装卸设备分公司.

[2]德国Kubler公司.Kubler EtherCAT PROFIBUS CANopen DeviceNet Manual[Z].2011,4.