基于PLC的光栅位移测量技术的研究

　　1引言

　　光栅是一种数字式位移传感器，由于其具有高精确度、高分辨率、大量程、较强抗干扰能力、较高测量速度等特点，可实现动态测量、自动测试和数字显 示功能，目前已广泛应用于位移精密测量和精密定位控制领域川.可编程控制器(PLC)作为一种工业控制装置，具有强大的功能指令和大量的编程元件，如定时 器和计数器等.这些指令和元件如果使用得当，运用灵活，将会收到良好的效果.其中，PLC高速计数器以其高可靠性、实用性和简单灵活的优点，在工程实际中 应用越来越广泛.

　　西门子公司的s7一2(X)系列可编程控制器(PLC)是继S5系列后的新产品.该系列PLC具有模拟量处理、通讯联网、系统诊断、中断处理和 高速计数等功能.本文基于S7一200系列PLc的高速计数功能对光栅位移传感器的信号进行高速处理，实现对位移的测量，对于简化控制系统、增强可靠性、 提高系统的自动化程度具有重要的意义.

　　2光栅测量原理及输出信号

　　2.1测且原理

　　光栅测量技术是以莫尔条纹为基础的.测量光栅主要由标尺光栅和指示光栅组成，当标尺光栅相对于指示光栅移动时，形成的莫尔条纹产生亮暗交替变 化，利用光电接收元件将莫尔条纹亮暗变化的光信号转换成电脉冲信号.标尺光栅移动一个栅距，输出的电信号便变化一个周期，通过对信号变化周期的测量测出标 尺光栅的移动距离。

　　2.2输出信号

　　光栅传感器的栅距通常为0.02mm(50线对/mm)，0.04mm(25线对/mm).输出信号有相位角差90”的两路方波信号和相位角依 次差90。的四路正弦信号〔’].由于方波信号为数字量，不需要A/D转换，Pl毛可以直接进行处理，所以本文重点讨论方波输人信号，而对于正弦波信号， 经过整形可变为方波信号输出.

　　图l给出了光栅输出信号A相、B相的变化情况、两信号周期相同，均为W，相位差900.A、B信号的相位决定了被测物体的运动方向.图la 中，A信号的上升沿及下降沿均比B信号超前砰74，在A信号下降沿采集到B信号为“1”，设为正向运动，加计数;图lb中，A信号的上升沿及下降沿均比B 信号滞后环74，在A信号下降沿采集到的B信号为“0”，设为反向运动，减计数.根据采集到的运动方向和A信号变化的周期用计数器进行计数，就可以测出总 的位移量.光栅传感器栅距为20或40协m，所以在实际应用中需对信号进行细分处理，以提高分辨率，从而提高测量精确度考虑到实际测量过程中电源波动、光 强、温度等因素对光栅输出信号的影响以及测量系统的快速性，采用硬件细分。