知识储备
1.旋转编码器
旋转编码器是通过光电转换，将输出至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。典型的旋转编码器由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形狭缝。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理如图5-4所示；通过计算每秒旋转编码器输出脉冲的个数来反映当前电动机的转速。
图5-4 旋转编码器原理
根据产生脉冲的方式的不同，旋转编码器可以分为增量式、绝对式和复合式三类。自动线上常采用的是增量式旋转编码器。
增量式旋转编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A相、B相和Z相；A相、B相两组脉冲相位差90°，用于分辨转向：当A相脉冲超前B相时为正转方向，而当B相脉冲超前A相时则为反转方向；Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。具体如图5-5所示。
图5-5 增量式旋转编码器输出脉冲
YL-335B分拣单元使用了这种具有A、B两相90°相位差的通用型旋转编码器，用于计算工件在传送带上的位置。编码器直接连接到传送带主动轴上。该旋转编码器的三相脉冲采用NPN型集电极开路输出，分辨率500线，工作电源DC12～24V。本工作单元没有使用Z相脉冲，A、B两相输出端直接连接到PLC（S7-224XPAC／DC／RLY主单元）的高速计数器输入端。
计算工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲当量。分拣单元主动轴的直径d＝43mm，减速电机每旋转一周，皮带上工件移动距离L＝π·d＝3.14×43＝136.35mm，故脉冲当量μ＝L／500≈0.273mm。按图5-6所示的尺寸，当工件从下料口中心线移至传感器中心时，旋转编码器约发出430个脉冲；移至第一个推杆中心点时，约发出614个脉冲；移至第二个推杆中心点时，约发出963个脉冲；移至第三个推杆中心点时，约发出1284个脉冲。(https://www.daowen.com)
图5-6 传送带位置计算
应该指出的是，上述脉冲当量的计算只是理论上的。实际上各种误差因素不可避免，如传送带主动轴直径（包括皮带厚度）的测量误差，传送带的安装误差、张紧度，分拣单元整体在工作台面上定位误差等，这些都会影响理论计算值。因此理论计算值只能作为估算值。脉冲当量的误差所引起的累积误差会随着工件在传送带上运动距离的增大而迅速增加，使准确度大大下降。因而在分拣单元安装调试时，除了要仔细调整以尽量减少安装误差外，还须现场测试脉冲当量值。
现场测试脉冲当量的方法，如何对输入到PLC的脉冲进行高速计数，以计算工件在传送带上的位置，将结合本项目的工作任务，在PLC编程思路中介绍。
2.西门子MM420变频器
MICROMASTER420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列产品。本系列有多种型号，从单相电源电压、额定功率120W到三相电源电压、额定功率11kW，可供用户选用。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，其具有很高的运行可靠性和功能多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。
MICROMASTER420具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于MICROMASTER420具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统。MICROMASTER420既可用于单机驱动系统，也可集成到自动化系统中。YL-335B 选用的MM420订货号为6SE6420-2UD17-5AA1，外形如图5-7所示。该变频器额定参数为：电源电压：380～480V，三相交流；额定输出功率：0.75kW；额定输入电流：2.4A；额定输出电流：2.1A；外形尺寸：A型；操作面板：基本操作板（BOP）。
图5-7 变频器外形