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【摘 要 】旋转编码器是将旋转位置或旋转量转换成类比或数位讯号的机电设备,一般装设在旋转物体中垂直旋转轴的一面,旋转编码器用在许多需要精确旋转位置及速度的场合,如工业控制、机器人技术（英语：robotics）、专用镜头等等.
【关 键 词 】旋转编码器,高速计数器,自制教具,一体化教学
1.引入课题
近年来,随着自动化教学的深入以及学院大型综合实训设备的增加,旋转编码器的使用已经越来越多,而且编码器与PLC、变频器配合使用的情形在实训教学中也日渐广泛.因此,如何让学生快速正确地掌握编码器的使用,也成为我们实习教学的重要课题之一,过去对于旋转编码器的教学课时较少,多为分组了解,接线后观察脉冲数,而我们的教科书对其使用也只是大概介绍,本文根据我院的实际情况,由浅至深介绍了如何自制教具,在实习教学中实施.
我院的PLC采用的是OMRON CP1H X40DR,为了配合综合性的应用,我们制作了一个小支架,以便固定旋转编码器,通过简单联轴器与电机主轴连接,确保编码器能随电机运动,编码器用来产生脉冲数,由PLC接收,然后根据要求控制变频器的运行.
在这里我结合我院近来开展的一体化教学,对此课题进行教学.
2.教学实例
2.1 提出任务
要求实现一个指定方向上的运行长度控制,PLC控制变频器运行,变频器带动电机,通过旋转编码器采集脉冲信号,进行判断,超过给定脉冲的输出错误停止信号,否则输出正常停止信号.
2.2 实施步骤
（1）分组
将班级分为A、B2组,选出组长,组长主要负责课题完成中的各项任务安排,以及汇总意见与教师沟通.
（2）任务开始前的准备
若在此时给出任务,让学生自行摸索,学生有可能无法适应这种授课模式,所以分组后,我还是结合课堂教学,将旋转编码器的相关基础知识进行介绍,并安排对单个编码器进行通电,安排学生进行接线,并通过设定,在PLC内存（计数器0当前值存与A270、A271中）中观察编码器的输出脉冲数.
（3）任务的提出
我对2组提出了采取不同的方法来完成任务,这么做的目的有三：其一,不同的要求,不会造成过去传统课题完成过程中的弊端,即一人完成,全部都完成的状况,其二,形成一定程度的竞赛态势,有利于增进学生们的兴趣,其三,最主要是为了能让2个组完成后,对产生的结果进行对比,以期更好地掌握旋转编码器的应用.
A组具体要求如下：
应用目标值比较来实现变频器带动电机运行,启动信号由PLC给出,旋转编码器采集脉冲数达到4000,变频器输出低速信号,当脉冲数达到5000时变频器输出停车信号,停车后检查停车位置,若5000<,脉冲数<,5500则停车位置正常,正常停车指示灯亮,如果脉冲数超过5500,错误停车位置输出.
B组要求如下：
范围值比较产生中断,执行中断任务.当脉冲数达到3000时,减速,当脉冲数达到3500时,停车,检测此时当前值,当脉冲数在3500和3550之间时,正常停车位置输出,如果脉冲数达到3550,错误停车位置输出.
（4）任务的实施
由组长自行安排组员的分工.
按照备料清单领取需要的设备材料→查找资料→按照要求,进行接线→针对任务,设计程序→通电,试车,观察结果.
设备配置：对我校已有设备稍加改制
PLC：OMRON CP1H 40DR、变频器：三菱 E740 0.75K、旋转编码器：OMRON E6B2CWZ6C、电机：三相交流 0.8KW、开关电源：DC24V
（5）比较：
为了方便比较,对于A、B两组,均采用统一的I/O分配表,统一的接线图.
（6）任务实施过程中的思考：
对于A组同学,采用的是对计数器当前值进行比较的方法,故较容易实现,对于B组同学,需要用到比较表登录指令CTBL,产生中断,来执行不同的任务,故要先对此先进行学习,这对B组组长来说是一个挑战,因为这些知识事先没有教过,他们采取三种方式来共同解决 ：查阅教材、编程手册 , 利用教师机上网,查阅相关资料,同学们自己探讨并向老师请教
（7）任务完成后的总结：
在2组都完成任务后,由组长安排各自组员对在完成任务的过程中,出现的哪些问题,如何解决的这些问题,以及在此过程中要注意那些问题,进行总结,总结后汇总给老师.经过大家的总结,归纳出以下几点：
A.编码器的接线：编码器的输出方式,NPN型与PNP型在接线上有不同.
B.对应于PLC不同计数器,接入输入点不同.
C.PLC设置完成后,必须重新上电一次,才能确认设置,传送对话框中除了勾选主程序外还要勾选设置.
D.观察PLC输入点的指示灯是否交替闪烁,可以判断编码器的接线是否有误.
E.当机器执行完一次操作,停车后,进行第二次操作前,由于高速计数器的当前值仍然保存在寄存器中,因此要对的当前值进行复位.
F.OMRON E6B2-CWZ6C的分辨率为600P/R,也就是说编码器旋转一周,输出脉冲数为600个,当采用不同输入方式,其输出的的脉冲数不同,如：选相位差输入,高速计数器以4倍频的方式接收脉冲,这样旋转一周,输出脉冲数达到2400个.
（8）任务完成后的深入探究：
A组的设备经常发生故障停车的报警,而B组的设备基本上不会发出报警,而且A组的报警检测范围（5000―5500）比B组的报警检测范围（3500―3550）要大的多,为何反而还经常出现报警呢.这时候,老师再根据情况,将问题的所在,给大家一个完整的解释：这是因为A组采用从目标值比较到PLC输出,要经过一个扫描周期,在这个扫描周期中可能编码器又输出了若干脉冲,而B组采用中断任务的方式,则达到目标值后,PLC立刻输出,高速处理的执行跟扫描时间无关,因此动作更加及时,造成丢失脉冲也少.
3.总结
上述例子通过高速计数器与目标值进行比较,达到相应的功能,通过此例的综合应用,将编码器、PLC、变频器结合使用,掌握了计数器的使用的同时,也复习了PLC、与变频器的相关知识,让三者结合起来,实现简单的功能,更加贴近生产实际,也能更加提高学生的学习兴趣.
同时尝试采用了一体化教学的方式,对于教师和学生来说都是一次新的尝试,对于教师来说转换了角色,由“填鸭式”改为“引导式”,学生由“被动接受式”改为“主动学习式”,角色的转换,特别是学生的角色转换,让课堂充满生机.对于组长,锻炼了其组织、协调能力,而且不同的课题可以委任不同的组长,让大多数同学能够得到锻炼,对于组员,则增加了协调配合的机会.