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龙源期刊网实现多通道控制技术作者：刘洪波李正海来源：《世界家苑·学术》2018年第09期摘要：当今在很多的控制系统当中仍然存在着使用着电位器进行控制的方式，由于电位器的可靠性较差，并且在控制上并不是数字化，所以系统的灵活性和稳定性都会较差。在本文主中要介绍的是使用2个增量式编码器和labview编程软件来实现对西门子S7-200PLC多个模拟量输出通道的控制功能实现，以实现控制系统的灵活和高可靠性。系统中使用的编码器是一种具有很高的可靠性和稳定性的电子元器件，用编码器来进行控制可以大大提高设备的可靠性，从而减少设备的故障率，而使用图形化编程软件labview进行编程，由于它的编程效率是其他编程软的4-7倍，并且其编程的可读性和健壮性都非常的好，因此非常受工程编程人员的喜爱。同时在本系统当中采用了西门子200系列的PLC，它是市场上应用非常广泛的一种PLC，由于产品的高稳定和可靠性从而保证了整个系统硬件上的可靠性和稳定性。因此，使用编码器和labview来实现多个控制通道控制技术，代替电位器的控制技术，不仅可以使系统结构更加的简单方便同时也会使系统具有更高的稳定性可靠性，相信该项技术将会在各种控制系统当中被广泛的应用。关键词：编码器；Labview；S7-200PLC；多通道控制一、系统组成介绍1.增量式编码器1.1定义和工作特点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。增量式编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其旋转方向的判别和脉冲数量的增减借助后部的判向电路和计数器来实现。其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。还可以把每转发出一个脉冲的Z信号，作为参考机械零位。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。需要提高分辨率时，可利用90度相位差的A、B两路信号对原脉冲数进行倍频，或者更换高分辨率编码器。1.2工作原理增量式角度数字编码器的工作原理：在一个码盘的边缘上开有相等角度的缝隙（分为透明和不透明部分），在开缝码盘两边分别安装光源及光敏元件。当码盘随工作轴一起转动时，每转过一个缝隙就产生一次光线的明暗变化，再经整形放大，可以得到一定幅值和功率的电脉冲输出信号，脉冲数就等于转过的缝隙数。将该脉冲信号送到计数器中去进行计数，从测得的数码数就能知道码盘转过的角度。龙源期刊网是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。2.2Labview的优势和特点（1）虚拟仪器用户可以才艮据自己的需要灵活地定义仪器的功能，通过不同功能模块的组合可构成多种仪器，而不必受限于仪器厂商提供的特定功能。（2）由于虚拟仪器关键在于软件，硬件的局限性较小，因此与其他仪器设各连接比较容埸实现。而且虚拟仪器可以方便地与网络、外设及其他应用连接，还可利用网络进行多用户数据共享。（3）虚拟仪器利用计算机强大的图形用户界面（GUI），用计算机直接读数。根据工程的实际需要，使用人员可以通过软件编程或采用现有分析软件，实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理。3.西门子S7-200PLC3.1概述S7-200是一种小型的可编程序控制器，特别紧凑但是具有惊人的能力-特别是有关它的实时性能-它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬件和软件。适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。在一个紧凑的性能范围内为自动化控制提供一个非常有效和经济的解决方案。3.2特点和优势（1）CPU运算速度快，0.37us/位，指令丰富：具有浮点运算、指针运算、中断、通讯响应、PID运算、PWM脉冲输出等功能，存储容量大，充分适应现代控制技术，如最优控制、自适应控制、变结构控制等控制算法的要求。（2）输入/输出点多、响应快，24输入/16，每点可设置滤波参数，4个20KHz高速计数器，2个高速输出口，适应实时控制的要求；龙源期刊网（3）可靠性高，将CPU模块，输入/输出IO模块，通讯模块高度集成一体，简化结构，使用方便。二、系统的实现介绍1.硬件连接系统在硬件连接上将2个编码器的A，B两个脉冲发出信号分别接到PLC的高速计数接口I0.0，I0.1，I0.4，I0.5上，实现信号的正确连接。系统中采用用的是S7-224PLC，它具有6个独立的30kHz高速计数器，分别可以通过软件的相应设置实现12中不同的工作模式，在系统中主要应用的是对编码器的增减计数的功能。2.软件编程2.1PLC中的编程在PLC中为了能够采集到编码器的高速信号，需要在PLC当中进行相应的配置，通过S7-200PLC的高速计数模块的配置向导，可将PLC中的I0.0，I0.1，I0.4，I0.5输入点配置成高速采集口，并选择计数模式为9，以实现对编码器的增减计数功能，向导完成后会自动生成子程序，在主程序中调用子程序即可。2.2Labview中的编程在Labview中分为前面板和程序框图，在前面板中通过点击前面板的相应控制通道，再点击相应的旋钮可以实现编码器通道控制的绑定，通过选择精调，中调，粗调来控制编码器控制幅度的大小，分别来实现各通道变量的不同精细程度的控制的功能。在程序框图中通道的选择和绑定主要是通过每个通道的中间变量和旋钮中的中间变量进行比较，从而确定该选择通道相应文本颜色的变化，另外通过现在中间变量的值，同时确定现在编码器的值应该和哪个通道进行相应的计算，从而实现不同通道的控制达到改变不同通道的输出值的功能，达到多通道控制的效果。在输出量的控制上主要是通过程序每隔50ms的时间对PLC中高速计数数值的读取，并对编码器数值的变化进行计算，用来判断编码器的旋转角度和变化量，通过该数值的变化控制该通道输出量的输出，从而实现对通道控制量的相应控制。三、运行结果在本控制系统中，分别用两个编码器实现了对电机转速和加载的压力，先导压力，电流输出大小等9路控制量的分别控制，实验显示通过编码器进行通道控制，响应速度快，控制灵活，完全满足控制要求。真正实现了通过2个增量编码器和Labview控制多变量通道的的控制效果。系统体现出了的灵活，简单，稳定的特点，相信该技术将在控制系统当中会被广泛的应用，从而代替原来的电位器控制技术，使系统实现更加智能化和可靠性的控制。龙源期刊网四、参考文献[1]《Labview宝典》陳树学刘萱编著电子工业出版社2011.3[2]《LabVIEW编程样式》布鲁姆（美国）电子工业出版社2009.6[3]《西门子S7-200编程手册》Siemens2008.8[4]《数字电路》刘勇电子工业出版社2007.7（作者单位：山东常林集团有限公司）