西门子S7-200系列PLC在编码器中应用实例-USB迷|专注于互联网分享

2024年3月20日发(作者：壤驷静涵)

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编码器在西门子S7-200

系列PLC应用实例

西门子

PLC

如何与旋转编码器连接

PLC程序：

LDSM0.1

CALLSBR_0

NETWORK1//子程序0开始

//配置HSC1

LDSM0.1//首次扫描时

MOVB16#F8SMB47//配置HSC1：

//-启用计数器

//-写入新当前值

//-写入新预设值

//-将初始方向设为向上计数

//-选择现用水平高的起始和复原输入

//-选择4x模式

HDEF111//将HSC1配置为正交模式，

//具有复原和起始输入功能

MOVD+0SMD48//清除HSC1的当前值

MOVD+50SMD52//将HSC1预设值设为50

ATCHINT_013//HSC1当前值=预设值（事件13）

//附加在中断例行程序INT_0上

ENI//全局中断启用

HSC1//程序HSC1

NETWORK1//中断0开始

LDSM0.0

MOVD+0SMD48//清除HSC1的当前值

MOVB16#C0SMB47//选择仅写入一个新当前值，

//使HSC1保持启用状态

HSC1//程序HSC1

##############这个要看触摸屏接口是什么，有usb接口的，有485或者232串口的。

给你提供几个：

USB-PPIUSB接口的西门子PLCS7-200编程电缆,带指示灯,对应西门子产品:6ES7

901-3DB30-0XA0,通信距离达2公里,电缆长度为3米

USB-PPI+隔离型USB接口的S7-200PLC编程电缆,带指示灯,对应西门子产品:6ES7

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901-3DB30-0XA0,通信距离达2公里,电缆长度3米

PC-PPIRS232接口的西门子S7-200PLC编程电缆,RS232/PPI接口，对应西门子产品号：

6ES7901-3CB30-0XA0电缆长度为2米（一次20条）

PC-PPIRS232接口的西门子S7-200PLC编程电缆,RS232/PPI接口，对应西门子产品号：

6ES7901-3CB30-0XA0电缆长度为3米

6ES7901-3DB30-OXAO隔离型USB接口的西门子S7-200PLC多主站PPI编程电缆，直接

使用STEP7MicroWIN软件中的USB接口，无需安装驱动程序，支持PPI、多主站PPI、

高级PPI协议，支持187.5Kbps高速通信，100%同西门子6ES7901-3DB30-0XA0，3米，

带通信指示灯。

6ES7901-3CB30-OXAO隔离型RS232接口的西门子S7-200全系列编程适配器电缆，

RS232/PPI隔离，带通信指示灯.

#######电脑的端口RS2322是发送，3是接受，5是接地。

PLC的端口是RS4853是A信号，8是B信号，5是接地

###########旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输

出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。它分为单路输出

和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路

输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度

的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。

编码器如以信号原理来分可分为

增量脉冲编码器:SPC

绝对脉冲编码器:APC

两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.

增量型编码器与绝对型编码器的区分

工作原理

由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得

四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），

将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表

零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与

反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定

性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有

限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热

稳定性、寿命均要差一些。

分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直

接称多少线，一般在每转分度5~10000线。

信号输出

信号输出有正弦波（电流或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,

推拉式多种形式，其中TTL为长线差分驱动（对称A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也称推拉式、推

挽式输出，编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。

信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的

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模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。

如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。

A.B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。

A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。

A、A-，B、B-，Z、Z-连接，由于带有对称负信号的连接，电流对于电缆贡献的电磁

场为0，衰减最小，抗干扰最佳，可传输较远的距离。

对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米。

旋转编码器由精密器件构成，故当受到较大的冲击时，可能会损坏内部功能，使用上

应充分注意。

注意事项

（1）安装

安装时不要给轴施加直接的冲击。

编码器轴与机器的连接，应使用柔性连接器。在轴上装连接器时，不要硬压入。即使

使用连接器，因安装不良，也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷，或造成拨芯现象，

因此，要特别注意。

轴承寿命与使用条件有关，受轴承荷重的影响特别大。如轴承负荷比规定荷重小，可

大大延长轴承寿命。

不要将旋转编码器进行拆解，这样做将有损防油和防滴性能。防滴型产品不宜长期浸

在水、油中，表面有水、油时应擦拭干净。

（2）振动

加在旋转编码器上的振动，往往会成为误脉冲发生的原因。因此，应对设置场所、安

装场所加以注意。每转发生的脉冲数越多，旋转槽圆盘的槽孔间隔越窄，越易受到振动的

影响。在低速旋转或停止时，加在轴或本体上的振动使旋转槽圆盘抖动，可能会发生误脉

冲。

（3）关于配线和连接

误配线，可能会损坏内部回路，故在配线时应充分注意：

①配线应在电源OFF状态下进行，电源接通时，若输出线接触电源，则有时会损坏

输出回路。

②若配线错误，则有时会损坏内部回路，所以配线时应充分注意电源的极性等。

3若和高压线、动力线并行配线，则有时会受到感应造成误动作成损坏，所以要分离

开另行配线。

④延长电线时，应在10m以下。并且由于电线的分布容量，波形的上升、下降时间

会较长，有问题时，采用施密特回路等对波形进行整形。

⑤为了避免感应噪声等，要尽量用最短距离配线。向集成电路输入时，特别需要注意。

6电线延长时，因导体电阻及线间电容的影响，波形的上升、下降时间加长，容易产

生信号间的干扰（串音），因此应用电阻小、线间电容低的电线（双绞线、屏蔽线）。

对于HTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达300米

增量式光电编码器在硫化机主电机定位控制上的应用

在较早时期，硫化机的自动化控制程度还不是很先进。更多时候采用行程开关开作为

硫化机主电机定位控制，其稳定性准确性及可靠性等性能很难对控制保证。后来随着接近

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开关、光电开关的应用，虽然已经成熟了，而且很好用。可是随着工控的不断发展，选用

光电旋转编码器做为硫化机主电机定位的角位移检测控制越来越多，选用旋转编码器的应

用优点主要突出以下：

信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置；

柔性化：定位可以在控制室柔性调整；

现场安装的方便和安全、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个μ到几十

几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的安全安装问题，可以避免诸多接近开

关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电

码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。

多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机

等的应用尤为重要。

经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、

损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。

如上所述优点，光电旋转编码器已经越来越广泛地被应用于包括硫化机在内的各种工

控现场。

一关于光电旋转编码器

光电编码器是一种旋转式位置传感器,在现代伺服系统中广泛应用于角位移或角速率的测量,

它的转轴通常与被测旋转轴连接,随被测轴一起转动。它能将被测轴的角位移转换成二进制

编码或一串脉冲。光电编码器分为绝对式和增量式两种类型。增量式光电编码器具有结构

简单、体积小、价格低、精度高、响应速度快、性能稳定等优点,应用更为广泛。在高分

辨率和大量程角速率/位移测量系统中,增量式光电编码器更具优越性；绝对式编码器能直接

给出对应于每个转角的数字信息,便于计算机处理,但当进给数大于一转时,须作特别处理,而

且必须用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来,组成多级检测装置,使其结构复杂、成本

高。

因此，虽然绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆的

特点，在角度、长度测量和定位控制比增量式光电编码器有一定的优势。但是对于硫化机

主电机定位控制来说，主要是通过旋转编码器与主电机齿轮轴一同旋转来反馈脉冲信号到

高速计数模块计数脉冲，经由PLC交换数据存储数据计算数据与设定位置数据进行比较

来控制主电机的定位的。所以选用增量式编码器结合高速计数模块作为硫化机的定位控制

已经足够了。

不过要注意的是：在安装增量式光电旋转编码器时要安全牢固，不可有抖动。当停电后，

编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失

脉冲，不然，高速计数模块所计数的脉冲量就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，

只有错误的生产结果（即所设定的停止位置与实际停止位置不同）出现后才能知道。

当然，我们在使用增量式光电编码器作为硫化机主电机的定位控制之前，必须知道如何进

行编码器选型？

二增量式光电编码器的选型事项

1．机械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工

作环境防护等级是否满足要求。

2．分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。

3．电气接口，编码器输出方式常见有推拉输出（F型HTL格式），电压输出（E），集

电极开路（C，常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。其

输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。

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以上三点，除了第一点外，对于第二、三点，作为电气设计或应用是很关键的。硫化机主

电机的运行速度经过齿轮比之后变得比较小，所以根据编码器的电气最大响应速率公式：

计算出来编码器的最大的响应速率，只要等于大于硫化机主电机的运行最大速率即可；至

于编码器输出方式主要取决于与之匹配的高速计数模块。目前，选用较多的是NPN型集电

极开路输出脉冲的输出方式。那么，在应用之前，我们先来认识增量式光电编码器的结构

及工作原理。

三增量式光电编码器的结构和工作原理

3．1增量式光电编码器的结构

增量式编码器是指随转轴旋转的码盘给出一系列脉冲,然后根据旋转方向用计数器对这些脉

冲进行加减计数,以此来表示转过的角位移量。增量式光电编码器结构示意图如图1所示。

3．2增量式光电编码器的工作原理

增量式编码器的工作原理如图2所示。它由主码盘、鉴向盘、光学系统和光电变换器组成。

在图形的主码盘(光电盘)周边上刻有节距相等的辐射状窄缝,形成均匀分布的透明区和不透

明区。鉴向盘与主码盘平行,并刻有a、b两组透明检测窄缝,它们彼此错开1/4节距,以使A、

B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。工作时,鉴向盘静止不动,主码盘与转轴一

起转动,光源发出的光投射到主码盘与鉴向盘上。当主码盘上的不透明区正好与鉴向盘上的

透明窄缝对齐时,光线被全部遮住,光电变换器输出电压为最小;当主码盘上的透明区正好与

鉴向盘上的透明窄缝对齐时,光线全部通过,光电变换器输出电压为最大。主码盘每转过一个

刻线周期,光电变换器将输出一个近似的正弦波电压,且光电变换器A、B的输出电压相位差

为90°，如图3所示。

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四增量式编码器的应用

4．1增量式编码器的脉冲计数及方向

增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，数目从6到9999

或更高，脉冲数越多，分辨率越高；这是选型的重要依据之一；

增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，一般采用TTL电平，

A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差90度，每圈发出一个Z脉冲，可作为参考机械

零位；一般来说：利用A超前B或B超前A进行判向，增量型编码器定义为轴端看编码

器顺时针旋转为正转，A超前B为90°，反之逆时针旋转为反转B超前A为90°为反转。

4．2增量式光电编码器在硫化机上的定位控制应用

4．2．1硫化机的定位设定范围

硫化机主电机定位控制利用增量式编码器随转轴旋转的码盘给出一系列脉冲及旋转方向，

经过高速计数模块和PLC采集数据对这些脉冲进行加减计数,以此来表示转过的角位移量，

并与设定好的位移值进行逻辑来控制硫化机主电机的定位的。

当然，Z脉冲信号，由于是作为增量式光电编码器的每转的“零位信号”，且在硫化机定位控

制上，是利用A、B脉冲信号及方向来加减计数输出位移量的，不存在零位的设定，因此

Z信号可以不用。只需在光电编码器可利用的分辨率范围内，调整硫化机的开合模的极限位

置在其范围内，如图4所示即可。

4．2．2增量式光电编码器与高速计数模块的电气连接

不是所有的PLC控制系统的输入量模块都支持脉冲输入的功能，所以在配置PLC控制系

统时，必须配置一个高速计数模块作为编码器输出脉冲的接受并计数存储等功能块。这样，

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采用OMRON的C200HX系列控制系统中配置的C200H-CT021高速计数模块作为增量式

光电编码器脉冲输出的功能块。我们可以通过图5来说明两者的电气连接：

图5（高速计数模块与增量式光电编码器的电气连接图）

4．2．3增量式编码器在硫化机主电机的定位控制应用

我们参考两者相应的资料，把两者的电气引脚根据图5进行可靠准备的连接后，然后设置

高速计数模块的操作模式及单元号：

1。操作模式一般有7种，其中第二种线性计数模式是硫化机所采用的，所以在图6中的操

作模式处，根据高速计数模块的资料把它跳到到“1”处即可；

2。单元号一般在0－F，它类似于在一个通讯系统中的一个站节点地址一样，而且是唯一

不同其他的站节点地址的，否则会出现通讯错误的。一旦确定了单元号，根据PLC映射到

高速计数模块的DM及IR区就确定了，其范围可以根据公式算得：

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根据以上公式，确定好与PLC建立通讯的高速计数器的DM和IR数据区后，接下来通过

现场的增量式光电编码器反馈给高速计数模块的脉冲及方向，进行加减计数并存储在指定

的数据区（即是掉电再启动PLC后保证计数量不会丢失），经过PLC里下载设定设计好

的程序进行计算和逻辑比较后，输出”控制位”来对硫化机主电机的定位控制的目的。我们

可以通过图7，更加直观的理解增量式光电编码器在硫化机主电机的定位控制的：

图7（硫化机主电机的定位控制位置图）

根据我个人的现场经历来说，在设定硫化机各个定位值时，先脱开编码器伸出轴端，接着

把硫化机开模到机械极限位，调整好限位开关，然后合模一点（脱开机械限位开关），与

机械实际位置符合的那一点作为开模极限位，再者根据图4，例如编码器的输出范围在0－

5000之间，那么可以把开模的定位值设为“3000”。所以调整光电编码器的脉冲量的计数为

“3010”即可。设定好开模极限位置后，锁定编码器伸出的轴端与硫化机主机运动轴，根据

图7观察上位机检测的实时变化的编码器输出的位置值，依次根据各个硫化机需要控制定

位的“位置当前值”记录下来并设定好。至于合模机械极限位的设定过程跟开模机械极限位

一样操作。

现在PLC与编码器的连接和编程不需要那么复杂，非常的Easy：

选一个智能型（Easypro）绝对值多圈编码器，信号输出4－－20mA和Rs485自由通讯，

可以进几乎所有的PLC（模拟量输入模块或通讯口），至于编程，智能型编码器可以预先

设定，比如测量10米，就是4mA=0米，20mA=10米，又比如3米，就是4mA=0米，

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20mA=3米。。。。（所以叫智能吗），按内部比例线性计算位置（一般+/-16位为65536/2）；

至于RS485，输出的更可以是直接的数字。智能型绝对值编码器的价格并不贵，基本等于

同级别增量编码器的价格+高速计数模块的价格，甚至低于某些同级别进口的增量值编码

器，总成本只有更低，而绝对值真多圈编码器得使用，停电与干扰问题都不存在了。

另外，智能型绝对值多圈编码器是中国的发明专利（全球查询比对），完全的中国自主产

权，已经在很多项目中应用了，比如风力发电、水利发电、电解炉的节能减排、轮船（包

括军舰）、工程机械、制砖机等加工机械的大量使用，进的PLC各个品牌都有（4－－20mA

都会用吧？），广泛获用户的欢迎。

为避广告嫌，上面没有提及，以下如有广告嫌疑，请各位见谅，如不符合要求，可以删贴，

或我发编码器与PLC连接的技术文章补偿？

。

品牌GEMPLE，型号GAX60R13E10LB，绝对值齿轮组真多圈，同时输出4－－20mA

和RS485（自由协议或Modbus,订货时确认），由于是真多圈的，其中4－－20mA可以

电脑设定对应5圈、10圈、。。。2048圈，也可以设定对应3米、10米（按实际机械长

度换算），安装后不用找零点，可以软件改方向和外部或软件置0位，而RS485信号就是

直接的数字了，这两组信号大部分PLC都能连接，尤其是西门子200、OMRON等最常用

的PLC，无停电、干扰、布线、编程之麻烦，大大节省人工与调试、维修成本，用户自己

可以检查调整（工具万用表+电脑），省却编程人员差旅费，在人工越来越贵的现在，省钱

省力，一个最佳的应用就是在船上锚链与提升机的应用了，想想轮船出海在外，用万用表+

电脑就可以搞定而无需“专业人士”上船的优点吧，产品品质以军工等级设计，18个月质保

（免费更换），2008年底至今出厂数千个，总返修率低于3%

。

这个产品在2008年报发明专利（全球公告）及其他实用新型专利共4项专利，在某次展会

上，某德国编码器同行给了“Goodidea“的评价，好在这个专利我们抢在了前面，在经过2

年多的全球公告后，“智能型”发明专利已在最近正式获准。

PLC之编码器的应用

在我的PLC编程设计中，大部分是自动化探伤设备，对探出的伤痕位置与钢管的长度

都要有测试记录，故是离不开选用编码器的。

一、编码器的选型及处理方法：

1、根据PLC的选型及PLC输入侧的连线方式，选择正或负逻辑输出的编码器：如PLC

输入点的公共端（COM）接+24V的负极，编码器应选用负逻辑输出的编码器（即PNP型晶

体管输出），如PLC输入点的公共端（COM）接+24V的正极，编码器应选用正逻辑输出的

编码器（即NPN型晶体管输出）。S7-300PLC的输入端的COM接地，故应选用负逻辑输

出的编码器（即PNP型晶体管输出）。

2、根据编码器旋转一圈输出的脉冲数及系统的测量精度计算测速辊的直径：我厂选用的

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编码器为一周产生360个脉冲，要求一个脉冲长度1毫米，故测速辊的直径d应为

d=360÷3.14=114.6毫米。

3、如编码器选型错误（反逻辑输出），又不能更换时，可采用外设计一个反逻辑转换电

路，串接在编码器输出与PLC的高速计数计数输入端之间，使该编码器好用。如：PLC输入

端的COM接24V的负极，编码器选用了正逻辑输出（NPN型晶体管输出），此编码器与

PLC与计数输入口相连，高速计数器是不计数的，应通过下图左侧电路转换，计数器方可正

常计数。该逻辑转换原理请见“再出几道电路知识题，望大家参与之三”的第6题的解析。

二、编码器在PLC设计中的应用：

在自动化探伤设备中，编码器的应用大体上有二种形式：一种是将编码器固定在探伤

车上，测速辊通过小气缸压在平滑的横梁上，确保探伤车行走时不丢转，见图一。另一种

为探伤探头是固定的，钢管通过辊道运行，穿过探伤区。此时需用二个编码器，其测速辊

分别安装在4个探头的两侧，见图二。

（一）、探伤车行走式的编码器的应用：见下图

图一

编码器的测速轮通过小气缸紧压在大横梁上，探伤车行走编码器就输出脉冲。探伤车

前后两侧各安装一个红外光电开关，探伤的过程是这样的：探车右行，当光电1运行到管

左端头时，高速计数器开始计数，当横探头1运行到管左端头位置时，横探头1汽缸动作，

横探头1落下，当横探头2运行到管左端头位置时，横探头2汽缸动作，横探头2落下……

直到纵探头2运行到管左端头位置时，纵探头2汽缸动作，纵探头2落下，此时4个探头

全部压在钢管上。当光电1离开管尾时，高速计数器的计数值送入管长数据区（即测出钢

管长度），当4个探头分别走到管尾时，立即分别抬起，再前进一段距离，探伤车停车，

此次探伤结束，PLC将探伤数据送入上位机。

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此时探伤车位于右侧，挡住方向判别开关，使在对下一根钢管探伤时，按启动按钮，

探伤车左行，光电2运行到钢管右端头时，高速计数器开始计数，4个探头行走到管右端头

时，依次落下，当光电2离开左端头时，将计数值送入管长区，4个探头离开左端头时，探

头依次抬起…在整个探伤过程中，这种探伤方式只用一个编码器，一个高速计数器，可完

成以下功能：

1、实现各探头在管头处准确落下，在管尾处准确抬起，这样的控制要求是必要的，

因为如探头提前落下会被钢管碰坏，如滞后落下，会加大探伤盲区。

PLC编程是这样完成动作控制的：将光电1到各探头的距离，通过上位机设置，送给

PLC的数据区（如60、DB1,DBW62、DB1,DBW64、DB1,DBW66为各探头右

行落下的置数区，70、DB1,DBW72、DB1,DBW74、DB1,DBW76为各探头右

行抬起的置数区，）中，将光电2到各探头的距离，通过上位机设置，送给PLC的数据区

（如80、DB1,DBW82、DB1,DBW84、DB1,DBW86为各探头左行落下的置数

区，90、DB1,DBW92、DB1,DBW94、DB1,DBW96为各探头左行抬起的置数

区，）中。

以探伤车右行为例：当光电1运行到管左端头时，高速计数器从0开始计数，用比较

器比较，当计数值>=DB1,DBW60时，横探头1落下，当计数值>=DB1,DBW62时，横探

头2落下……，当光电1运行到管右端头时，将此时的计数值分别与70、

72……76相加，其和值分别送入MW20、MW22、MW24、MW26中，

当计数值>=MW20，横探头1抬起，当计数值>=MW22，横探头2抬起……。

但由于汽缸落下与抬起都有一定的滞后时间，使在不同的行走速度下，探头落下与抬

起的位置与设定值不一样，因此在行走速度定下后，在正式探伤前应实际运行几次进行校

验，以修正设定值，确保落下与抬起的准确。

2、可测钢管长度值（前面已述）。

3、可测钢管的伤痕与管端的位置值：在每个探头落下的同时，PLC将此时刻的计数

值分别存入50、52、54、56中，如当横探头1

发现有伤痕时，PLC立刻将此时的计数值-50，其差值就是此伤痕到管头的距

离，将其送入对应存数区。

引用|回复

4、PLC硬件的设计：

（1）、PLC选用S7-300，型号：312C，CPU内有二个高速计数器，选用第1个

计数器，计数输入口地址为I124.0，I124.1口置1，即加计数，计数方式选用一次性计数，

软件门控制计数。

（2）、PLC输入口：I0.0为自动/手动转换，I0.1为自动启动开关，I0.2为自动停

车开关，I0.3为探伤车左行/右行方向判断开关，I0.4为横伤1信号输入，I0.5为横伤2

信号输入，I0.6为纵伤1信号输入，I0.7为纵伤2信号输入……

（3）、PLC输出口：Q0.0为自动/手动工作指示，Q0.1为自动工作指示，Q0.2为

探伤车右行指示，Q0.3为探伤车左行指示，Q0.4为横探头1落下输出，Q0.5为横探头

2落下输出，Q0.6为纵探头1落下输出，Q0.7为纵探头2落下输出，Q1.1为前后测速辊

有效输出，Q1.2为横伤痕打标输出，Q1.3为纵伤痕打标输出……

（4）、右行探伤梯形图（只画出探头起落的控制及读取测伤痕位置等局部图）

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（二）、探头位置固定，钢管行走探伤方式的编码器的应用：见下图

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图二

这种探伤方式为探伤探头是固定的，钢管通过辊道运行，穿过探伤区。当钢管头运行

走到每个探头下，对应探头落下，当管尾行走到各探头下，各探头依次抬起。该系统仍用

一个高速计数器，但测速辊需用二个分别安装在4个探头的两侧，详见图二。

1、各元件位置安排及参数设置：见图二，探头1为横向探头1，探头2为横向探头2，

探头3为纵向探头1，探头4为纵向探头2。前测速辊位于探头1的前面，后测速辊位于探

头4的后面，在前测速辊的前面安装一个红外开关“光1”，在前测速辊与横探头1之间安

装光2开关。

将光2与各探头距离，分别在上位机设置在“横探1落下”、“横探2落下”、“纵探

头1落下”、“纵探头2落下”里，将光2与各探头距离，分别在上位机设置“横探1抬起”、

“横探2抬起”、“纵探头1抬起”、“纵探头2抬起”里，上位机将这些参数送入PLC的

数据区（如落下为DB1,DBW60、DB1,DBW62、DB1,DBW64、DB1,DBW66，抬起为

DB1,DBW70、DB1,DBW72、DB1,DBW74、DB1,DBW76）中。

2、参数校验：在正式探伤前，先确定钢管运行速度，再进行运行校验，将修正后的

正确数值重新置入各参数区中。以确保各探头都能准确的在钢管的头部落下与抬起。

3、动作过程：当钢管运行到光1下时，其前沿触发脉冲式（SE）定时器T0，产生

NS宽的脉冲，在此脉冲宽度内，确保管头运行位置越过前测速辊，其后沿使前测速辊落下

（测速辊压在钢管上），当钢管头运行到光2下时，高速计数器开始计数，当计数值大于

或等于60时，横向探头1落下，且将此时的计数值送入50里，当计

数值等于或大于62时，横向探头2落下，且将此时的计数值送入52

里……，直到4各探头都落下。再前进一段距离（此时管头已越过后测速辊），当管尾离

开光1时，后测辊落下，前测辊抬起，PLC输出口Q1.0=1,J0继电器吸和，使前测辊的输

出与高速计数器的输入口断开，后侧辊的输出接入高速计数器的输入端。同时，PLC将此

时的计数值送入98(即钢管长度值)，当管尾离开光2时，PLC将此值分别与

DB1,DBW70、DB1,DBW72、DB1,DBW74、DB1,DBW76相加，其和值送入MW20、MW22、

MW24、MW26里，当计数值等于或大于MW20时，横探头1抬起，当计数值等于或大于

MW22时，横探头2抬起，当计数值等于或大于MW24时，纵探头1抬起，当计数值等于

或大于MW26时，纵探头2抬起，同时后侧辊抬起，PLC将探伤数据上传给上位机，此管

探伤结束。

4、钢管行走探伤梯形图（只画出探头起落的控制及测伤痕位置等局部图）

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此文到此结束，有不当之处，请指正，谢谢！

18楼的那段“编码器应选用负逻辑输出的编码器（即PNP型晶体管输出），如PLC输入点

的公共端（COM）接+24V的正极，编码器应选用正逻辑输出的编码器（即NPN型晶体管

输出）。S7-300PLC的输入端的COM接地，故应选用负逻辑输出的编码器（即PNP型晶

体管输出）。”

以上错误（反了），PNP型为正逻辑，即电流为推电流，高电平为1，而NPN型为负逻辑，

一般欧系的PLC（以西门子为代表）为正逻辑，日系（韩系）（以三菱为代表）为负逻辑

的晶体管输入。

其次是编码器的输出选型，一般日系的经济类编码器是NPN负逻辑输出的，PLC接口就配

日系的PLC，如配欧系的PLC，接口就一定要在买PLC的时候弄清楚；而欧系标准工业

级的编码器输出一般是“推挽式”的，就是PNP+NPN的正逻辑，对于PLC的日系、欧系硬

件都是兼容，但对于日系的NPN型，数学逻辑正好相反，即1与0互换的。另外，晶体管

输出型（PNP或NPN）大部分PLC手册上传输距离都不能远（20米），一般是用于小型

机械的，而自动化工程尽量选用标准工业级推挽式输出型的编码器。（这个钱省不得，你

要不是熟手，用经济级的编码器现场调试和今后的维护人工成本都不会低）

怕只怕那种晶体管集电极输出的（就是PNP或NPN）的加一个电阻输出的编码器，这种编

码器号称PNP和NPN都能接（或用户自己加电阻，就是18楼的图示），其实在反相他是

采电阻上的电压作为输入的，在有些场合下（如速度快了）有漏电流而造成“计数不准”，

为什么不在选型时就搞清楚呢？咱们这次“擂台”把这个搞清楚不是很好？

“高速计数口”：

PLC的“高速计数口”有两种工作模式，一种是PLC的主CPU兼顾的，他抽出运算时间来

一直计数，故此带宽频率不能高（10KHz），那种经济类PLC自带的就是这种模式，这种

模式造成编码器的分辨率不能高，转速不能快，以1024线分辨率的编码器为例，转速不可

高于585转/分（RPM），（585转x1024/60秒<10KHz），而如果转速有高，分辨率就要

下来，事实上经济类PLC标称的10KHz，在程序计算内容较大时，还是“顾不过来”而达不

到10K的，这个就是“计数不准”的结果了。还有，有的PLC可以接2个编码器，有的内部

做4倍频，这个10KHz是指一个编码器还是2个，算不算4倍频在内，都不是统一表述的，

要弄清楚，不然又是“计数不准”了。

另一类“高速计数卡”是独立的CPU计数，再与PLC的主CPU内部总线式通讯的，这类的

计数卡的频率较高（看其指标参数），而成本自然就贵，基本比一个编码器都给贵了。

关于“高速计数口”，根据现场应用要求在PLC接口的选择上一开始就是要弄清楚的，不然

“计数不准”有的苦头吃了。

上面有些东西“抄也抄错”，电子开关频率（电气最大响应）是以"KHz“表示，而RPM（每

分钟转）是机械转速。网上一些东拼西凑的东西都有错误，要自己消化甄别，而不是“复

制”“粘贴”就这么简单。

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引用陈石头的回复内容：

现在的工控行业中，编码器的应用越来越广泛，故在此讲述一下旋转编码器的一般应用，

欢迎大家踊跃提意见

旋转编码器的一般介绍：

其主要有两种，一种是增量型，另一种是绝对型。增量型的特征是只有在旋转期间会输出

对应旋转角度脉冲，停止是不会输出。它是利用计数来测量旋转的方式；价格比较便宜。

绝对型的的特征是不论是否旋转，可以将对应旋转角度进行平行输出的类型，不需要计数

器可确认旋转位置；它还有不受机械的晃动或震动以及开关等电器干扰的功能，价格贵。

在选择使用时，可参考以下几点。包括成本、分辨率、外形尺寸、轴负荷及机械寿命、输

出频率、环境、轴旋转力矩、输出回路等等。

应用举例：

它一般应用在对机器的动作控制。我那一个实例详细说明一下。我刚刚改造一台机器，机

器在运行过程中先要对工件进行处理，然后加工。它以前是用光电开关做的，机器的电路

就比较复杂，而且成本增加，维护调校麻烦。于是我就对机器的电路进行改造，主要是用

一个编码器来代替以前的光电开关。此套系统由OMRON的PLC与编码器组成。下面是

PLC程序。

I/O及数据

检测是否有工件开关：00007变频器零速输出：00008

处理工序1：开（DM100）关（DM101）10100

处理工序2：开（DM102）关（DM103）10101

处理工序3：开（DM104）关（DM105）10102

加工工序1：开（DM106）关（DM107）10103

加工工序2：开（DM108）关（DM109）10104

加工工序3：开（DM110）关（DM111）10105

PLC程序

Name="Initialize"

[STATEMENTLIST]

LD253.13//On

OUTTR0

OUT252.00//Encodersoftwarereset

TIM000#0100//Systeminitializedelay

AND253.15//PLCFirstscanon

INI000002DM0000//ControlEncodermode

LDTR0

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ANDTIM000

PRV000000DM0000//EncoderPVread

DIVDM0000#0004DM0002//1440Change360

BCMPDM0002DM0100HR01//Blockcompareforoperation

Name="Shift"

[STATEMENTLIST]

LD000.07//Parton

LDHR01.08//Shiftdegree

LD253.14//Off

SFTHR60HR62//therightmostwordoftheshiftregister

Name="Treat1"

[STATEMENTLIST]

LDTIM000

ANDHR60.08//Shifttoaction1operateposition

ANDNOT00008//Inverterzerospeedoutput

ANDHR01.00//Degreeofaction1

OUT101.00//OutputTreat1

Name="Treat2"

[STATEMENTLIST]

LDTIM000

ANDHR60.10//Shifttoaction2operateposition

ANDNOT00008

ANDHR01.01//Degreeofaction2

OUT101.01//OutputTreat2

Name="Treat3"

[STATEMENTLIST]

LDTIM000

ANDHR60.15//Shifttoaction3operateposition

ANDNOT00008

ANDHR01.02//Degreeofaction3

OUT101.02//OutputTreat3

Name="Process1"

[STATEMENTLIST]

LDTIM000

ANDHR62.03//ShifttoPrint1operateposition

ANDNOT00008

ANDHR01.03//Degreeofprint1

OUT101.03//OutputProcess1

Name="Process2"

[STATEMENTLIST]

LDTIM000

ANDHR62.05//ShifttoPrint2operateposition

ANDNOT00008

ANDHR01.04//Degreeofprint2

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OUT101.04//OutputProcess2

Name="Process3"

[STATEMENTLIST]

LDTIM000

ANDHR62.08//ShifttoPrint3operateposition

ANDNOT00008

ANDHR01.04//Degreeofprint3

OUT101.04//OutputProcess3

引用@Q的回复内容：上面有些东西“抄也抄错”，电子开关频率（电气最大响应）是以

"KHz“表示，而RPM（每分钟转）是机械转速。网上一些东拼西凑的东西都有错误，要自

己消化甄别，而不是“复制”“粘贴”就这么简单。

30楼：你说的很好，我们的分歧是如何定义正负逻辑：从电子线路来讲，正逻辑的电源负

极为公共端，逻辑0为0电平，逻辑1为高电平，负逻辑是将电源的正极为地（公共端），

其逻辑0为0电平，逻辑1为负电平。NPN型晶体管组成的电路的地接电源负极，故为正

逻辑电路，而PNP型晶体管组成的电路的地接电源正极，故为负逻辑电路。

PLC输入端的公共端COM接地，各输入点输入+24V正信号，该输入点导通，明显

这应是正逻辑，NPN型晶体管输出的编码器也是正逻辑电路，但直接用它，却不好用，其

原因为：NPN型晶体管输出为1时，该管是出于截止状态，这个“1”是通过晶体管的上拉

电阻提供的，电源电压是通过这个电阻串接在PLC的输入端的（该电阻值不能太小，否则

易烧晶体管），使产生的注入电流变小，使输入点产生的输出信号电压幅值变小，使计数

器不能计数。

该转换电路，是将编码器的输出脉冲变成一端接+24V的电子开关，就象用一般开关一

样：一端接+24V，另一端接PLC的输入点。至于该电路的转换速度不必担心，因为它是高

频晶体管。

我所以提出这个问题，就是因为这是我曾经历过的事：80年代用欧姆龙编程，编码器

用日式的（NPN型输出），后来根据用户要求，改用西门子，但编码器没变，就出现上述

问题，我是用设计这个转换电路使编码器好用的，好几年都使用这个电路，工作正常。直

到后来搞到了编码器，才不用原编码器。

正负逻辑是数学的概念，即1与0的定义，正逻辑高为1，低为0；负逻辑高为0，低为1。

PNP与NPN是物理接口的概念，PNP（英文P为正，N为负）为集电极开路对地输出（推

电流），共0V；NPN为集电极开路对高电平输出（实际是电流流向为反向的），共高，如

图：

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你前面的都说得没错，可ＮＰＮ是高的时候与高齐平，没有电压就是没有电流了，就是０

了，应该是负逻辑吧？

37楼：你说的“可ＮＰＮ是高的时候与高齐平，没有电压就是没有电流了，就是０了，应该

是负逻辑吧？”是指编码器输出为1时，转换电路的PNP晶体管截止，电流=0。是转换为

负逻辑的1：如该转换电路的地与PNP型晶体管组成的电路的电源正极共地，将本电路晶

体管输出给负逻辑的PNP电路，即实现正负逻辑转换。

从另一角度来看，编码器输出为1时，转换电路的PNP晶体管截止，电流=0。这只是

说输出与输入反相，但当编码器输出为0时，转换电路的PNP晶体管饱和导通，给输入口

+24V电压。

我们讨论的是编码器和PLC的极性与正负逻辑同一个问题吗？（先放开“转换电路”）

至于在转换电路的电阻上采集电压，不存在是PNP与NPN的问题了，就是一个正负电压

差，国内有几家编码器厂家有这种输出，他叫“电压输出型”，上面有人提及的，只是我不

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西门子S7-200系列PLC在编码器中应用实例

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