1│摘要
    本文旨在介紹長(zhǎng)春禹衡光學(xué)有限公司（以下簡(jiǎn)稱禹衡光學(xué)）增量總線式23位光柵編碼器在EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)際測(cè)試與比較，配備23位增量式光柵編碼器的EP3E伺服能有效降低金屬切削加工的粗糙度。

2│前言
    國(guó)內(nèi)伺服產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過(guò)了將近20年的時(shí)間，一直都采用復(fù)合式或者省線式增量式光柵編碼器。隨著中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)水平的提升，對(duì)光柵編碼器的接口提出了高精度、高分辨力、線纜維護(hù)簡(jiǎn)潔、配線方便等新要求。

    禹衡光學(xué)是中國(guó)最具實(shí)力的光柵編碼器及光學(xué)儀器專業(yè)研發(fā)及生產(chǎn)商，作為中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)顯分會(huì)理事長(zhǎng)單位、全國(guó)量具量?jī)x標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)數(shù)顯裝置分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC132/SC3）委員單位、中國(guó)光柵編碼器及光學(xué)儀器行業(yè)的龍頭企業(yè)，禹衡光學(xué)主持制修訂了《光柵旋轉(zhuǎn)編碼器》、《光柵角度編碼器》等多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其主導(dǎo)產(chǎn)品光柵編碼器的年生產(chǎn)能力已達(dá)100萬(wàn)臺(tái)。

    武漢邁信電氣是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)發(fā)全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器的廠家，也是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的伺服驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)廠家，專注伺服驅(qū)動(dòng)控制17年，最新研發(fā)設(shè)計(jì)的伺服驅(qū)動(dòng)器EP3E系列為國(guó)內(nèi)首個(gè)通過(guò)EPSG認(rèn)證的伺服驅(qū)動(dòng)器。

    禹衡光學(xué)與武漢邁信電氣率先合作，將禹衡光學(xué)增量總線式光柵編碼器產(chǎn)品應(yīng)用在EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器上，禹衡光學(xué)增量總線式光柵編碼器的最高分辨力已達(dá)23位，在提高了伺服驅(qū)動(dòng)器控制精度的同時(shí)，也將光柵編碼器線纜配線與維護(hù)簡(jiǎn)單化。

3│禹衡光學(xué)增量總線式23位光柵編碼器

ZKD-69型增量總線式光柵編碼器具備以下技術(shù)性能：

配線簡(jiǎn)潔：采用基于RS485協(xié)議接口的通訊線；

高速通訊：通訊速度為2.5Mbit/s，可擴(kuò)展提速；

高速運(yùn)轉(zhuǎn)：6000rpm最大旋轉(zhuǎn)速度，適合高速電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

高分辨力：17—23bit；

定位精度：10″~1″；

參數(shù)定制：根據(jù)用戶需求，可擴(kuò)展參數(shù)范圍；

抗干擾性：可在脈沖群干擾±4.5KV、靜電干擾±8KV環(huán)境下，正常工作；

4│EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器
    EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器是最新一代支持POWERLINK總線的伺服產(chǎn)品，電壓等級(jí)涵蓋220V與380V，功率等級(jí)涵蓋100w到7.5kw，與禹衡光學(xué)增量總線式23位光柵編碼器配套，可適合用于高精度運(yùn)動(dòng)控制。

    EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器支持邁信MSL/MAL系列的伺服電機(jī)，通過(guò)配套MSL/MAL低齒槽轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，速度環(huán)響應(yīng)可以達(dá)到1.6kHz。

    EP3E是國(guó)內(nèi)首家通過(guò)EPSG組織的一致性測(cè)試的POWERLINK伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品，因此可以很好的與國(guó)內(nèi)各大廠家的具有POWERLINK接口的CNC控制器進(jìn)行配合；同時(shí)，EP3E內(nèi)置的電流環(huán)，速度環(huán)，以及位置環(huán)的控制周期分別為50us,100us,100us，支持實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線的抖動(dòng)同步調(diào)整技術(shù)，可以充分滿足MC，CNC，robotics對(duì)于動(dòng)態(tài)響應(yīng)和同步性的要求。

    EP3E產(chǎn)品支持的工作模式，ProfilepositionMode，HomingMode，CyclicSynchronousVelocityMode，CyclicSynchronousPositionMode，InterpolatedPositionMode等模式。

5│禹衡光學(xué)ZKD-69型增量總線式光柵編碼器通訊協(xié)議
5.1位置通訊協(xié)議簡(jiǎn)介

    伺服驅(qū)動(dòng)器向編碼器發(fā)送一個(gè)字節(jié)的命令幀，在T2時(shí)間內(nèi)，編碼器會(huì)發(fā)送出一個(gè)數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀為6個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。每個(gè)字節(jié)為一位起始位，8位數(shù)據(jù)位，一位停止位。通信時(shí)序圖如下：

T1=0.5μS，T2≤10μ。例如，命令幀0x32，命令說(shuō)明:用于獲取編碼器位置數(shù)據(jù)。

5.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)簡(jiǎn)介

    伺服驅(qū)動(dòng)器向編碼器發(fā)送五個(gè)字節(jié)的命令幀，在T2時(shí)間內(nèi)，編碼器會(huì)發(fā)送出一個(gè)數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀為6個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。每個(gè)字節(jié)為一位起始位，8位數(shù)據(jù)位，一位停止位。內(nèi)部寄存器寬度為16位，寄存器地址為0～63。通信時(shí)序圖如下：T1=0.5μS，T2≤10mS。例如，命令0xA2，響應(yīng)時(shí)間是11ms，該命令用于向編碼器用戶存儲(chǔ)區(qū)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

5.3EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器硬件接口設(shè)計(jì)

    EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器，硬件設(shè)計(jì)上面采用FPGA通過(guò)控制RS485收發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼器的位置讀取與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，RS485收發(fā)器外圍電路有很完善的保護(hù)與濾波電路。實(shí)際測(cè)試證明，ZKD-69型增量總線式光柵編碼器滿足各種電氣測(cè)試要求。

5.4EP3E通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

    在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使能運(yùn)行后，在每個(gè)50us的電流環(huán)控制周期讀取位置通訊協(xié)議如下圖所示：

6│禹衡光學(xué)ZKD-69型增量總線式光柵編碼器在EP3E應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置
    對(duì)于采用了禹衡光學(xué)23位增量總線式光柵編碼器在EP3E參數(shù)的配置主要有：

與POWERLINK相關(guān)的參數(shù)設(shè)置：

P300：POWERLINK站號(hào)，站號(hào)為1-239；

P304：0為普通模式，1為POWERLINK模式，使用POWERLINK設(shè)置為1；

P306：2為位置連續(xù)插值模式，1為速度連續(xù)插值模式，0為加速度連續(xù)插值模式，在CNC與機(jī)器人應(yīng)用中設(shè)置為2；

P307：0：接收增量位寬，1：接收絕對(duì)位置，與CNC設(shè)置一般為1；

P027、P028為齒輪比設(shè)置，二者乘積為編碼器分辨力時(shí)可保證較好的控制精度，對(duì)于23位編碼器，可設(shè)置P027=8192，P028=16。

7│禹衡光學(xué)增量總線式光柵編碼器對(duì)系統(tǒng)加工精度的提升

    裝備了禹衡光學(xué)ZKD-69型增量總線式光柵編碼器的MS/MA電機(jī)，配合高性能的伺服控制算法，伺服響應(yīng)帶寬提升明顯，速度響應(yīng)帶寬可以達(dá)到1.6kHz，大幅降低金屬加工粗糙度。

8│結(jié)束語(yǔ)
    禹衡光學(xué)始終致力于為國(guó)內(nèi)外伺服廠商提供高性能高品質(zhì)的各種光柵編碼器，最新所推出的ZKD-69型增量總線式光柵編碼器配合EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器，可以有效提高伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)帶寬，改善金屬切削的粗糙度，使金屬加工可以達(dá)到高光的效果。

   禹衡光學(xué)，傳感精誠(chéng)，助力伺服產(chǎn)業(yè)振興。