n
1问题的提出
1.1绝对值编码器的特性
在运动控制系统中，经常使用绝对值旋转编码器作为位置反馈，绝对值编码器具有返回值与实际位置一一对应、断电后位置信息不丢失等优点，在使用时给用户带来了很多方便，比如在设备重新上电时，不需要重新寻找参考点（回零）。
不过绝对值旋转编码器也有缺点，不管是单圈绝对值编码器，还是多圈绝对值编码器，它的测量范围都是有限的。如果负载不停地单方向运行，那么一定会造成编码器返回值溢出，此时编码器的值又重新返回零，周而复始。此时如果设备重新上电，编码器返回值是不包含溢出次数信息的，所得到的位置值也是不可用的。n
图1 绝对值旋转编码器的返回值与负载位置的关系n
1.2 如何正确使用测量齿轮
在一些场合会使用测量齿轮改变电机或负载的转速特性，以便于速度或位置的测量，如图2所示为一个齿轮比为1：3的测量齿轮。如果所用的编码器为绝对值编码器，那么在发生溢出时，编码器返回值的零点与电机/负载的零点就出现偏移，偏移量的大小取决于齿轮比。一旦编码器返回值发生溢出，负载的实际位置值就不可用了。n
图2 测量齿轮示意图n
举一个例子，在使用图2的测量齿轮时，假设所用的编码器是一个8圈的绝对值编码器，那么默认情况下，编码器返回位置、电机/负载的角度、编码器的角度随时间变化的关系如图3所示。n
图3 编码器返回位置、电机/负载角度、编码器角度的关系n
从图3可以看出，在编码器旋转8圈以后发生溢出，每次溢出后编码器返回值的零点与电机/负载的零点会有1/3圈的偏移，在发生溢出以后编码器返回的位置值就不可用了。在溢出3次以后，编码器返回值零点与电机/负载零点又重合了。n
2 SINAMICS S110位置跟踪功能的使用
2.1 SINAMICS S110位置跟踪功能概述
SINAMICS S110位置跟踪（Position Tracking）可用于：
• 扩展绝对值编码器的测量范围
• 在使用测量齿轮时，正确计算负载的位置
该功能可通过参数P2720.0来激活，激活以后，编码器溢出的次数信息会被保存在断电保持数据区中，这样即使编码器返回值发生溢出，即使设备重新上电，也可以重新根据编码器溢出次数和当前返回值计算出负载的当前位置。
绝对值编码器位置实际值保存在参数r0483中，r0483是一个无符号32位数，需要激活编码器的控制字中第13位（GnSTW.13）才会将编码器的实际值显示在r0483中。如果P2720.0＝0，那么位置跟踪功能未被激活，此时r0483中的位置值由以下数据构成：
• 编码器每转脉冲数P0408
• 编码器信号细分位数P0419
• 编码器圈数P0421，对于单圈编码器，P0421=1
如果P2720.0＝1，那么位置跟踪功能被激活，此时r0483中的位置由以下数据构成：
• 编码器每转脉冲数P0408
• 编码器信号细分位数P0419
• 测量齿轮比P0433/P0432
• 编码器圈数P0421，对于单圈编码器，P0421=1n
2.2 用于Load Gear的位置跟踪功能
负载齿轮，即Load Gear，是指安装在电机输出轴和负载之间的齿轮箱。当电机输出轴带有负载齿轮时，负载的位置与电机的位置是一个线性关系，如图4所示。此时，如果激活位置跟踪功能，同样可以通过编码器的位置值计算出负载的位置，并且可以扩展绝对值编码器的测量范围。n
图4 负载齿轮箱n
负载齿轮的设置只有在激活了基本定位功能 (r0108.4 = 1)时有效，通过P2504和P2505两个参数设置齿轮比。通过设置P2720.0=1激活位置跟踪功能之后，同样需要激活编码器的控制字中第13位（GnSTW.13），才会将编码器的实际值显示在r2723中。它有以下几部分数据组成：
• 编码器每转脉冲数P0408
• 编码器信号细分位数P0419
• 编码器的虚拟圈数P2721，不满足负载行程要求，那么可以通过放大P2721来扩展绝对值编码器的位置测量范围
注意：P408、P419和P2721的和不能超过32。n
2.3 激活绝对值编码器位置跟踪功能的参数设置
要扩展绝对值编码器的测量范围，可以在配置向导中编码器配置画面上进行设置。使用STARTER软件打开项目，双击驱动的”Configure DDS”进入配置向导，在选择控制方式的界面中勾选Basic Positioner,如图5所示。n
图5 选择基本定位n
在配置机械系统的界面中，设置齿轮比，激活Load gear position tracking并设置扩展的编码器测量圈数，如图6所示。配置完毕后，下载数据并保存。n
图6 激活位置跟踪功能n
另外也可以在ONLINE情况下，通过参数表直接设置。使用PG/PC连接设备，在STARTER软件中连接在线后，通过驱动器的Expert List打开参数列表，依次设置以下参数：
P0010＝4， Encoder Commissioning 编码器调试
P2720.0＝Yes， Activate Position Tracking 激活位置跟踪功能
P2721＝1000， Set Virtual Revolution 设置虚拟圈数，根据实际情况调整
P0010＝0， Ready 返回就绪状态
最后负载的位置实际值在参数r2521中显示。n
2.4 举例说明位置跟踪功能
假设绝对值编码器的圈数为8，即P0421=8。如果不使用位置跟踪功能，实际位置r2521的值在+/-4圈的范围内是有效的，否则超出这个范围则会报故障F07493。而如果使用位置跟踪功能，并且设置编码器的虚拟圈数P2721=24，那么实际位置r2521的值在+/-12圈的范围内有效，如图7所示。在这里，负载齿轮比为1，即P2504=P2505=1，根据实际应用情况，可以对这两个参数进行修改。n
图7 位置跟踪功能示意图n
关键词
SINAMICS S110，绝对值编码器，位置跟踪n
原创文章，作者：ximenziask，如若转载，请注明出处：https://www.zhaoplc.com/plc328881.html
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