在自动化生产中，最常见的痛点之一是——设备“看不见”。

比如一台传送带电机，如果没有合适的检测手段，PLC 只知道“开”与“关”，却无法感知皮带到底走了多少米，速度是否偏差，或者电机是否真的按指令完成了一个精准的转角。

 

正因为如此，工程师们引入了一对关键工具：编码器 与 PLC 高速计数器（HSC）。

前者像机器的“眼睛”，实时感知运动状态；后者则像一块“高速计数秒表”，精准捕捉脉冲信号。它们组合起来，才让设备真正拥有了位置与速度的“第六感”。

 

一、编码器：把机械运动转换成脉冲信号

 

编码器本质上是一种传感器，用来把位移、转角、速度转化为电信号。

 

旋转编码器：安装在电机或轴上，输出转速、方向等。

 

直线编码器：用于数控机床滑台、直线电机，测量直线位移。

 

其中最常见的是 增量式旋转编码器：

 

A相：主要脉冲，频率越高代表速度越快。

 

B相：与 A 相相差 90°，用来判断旋转方向。

 

Z相：每转一圈给出一次基准脉冲，用于零点复位。

 

可以把它理解成一把“电子尺”，既能量距离，也能量速度，还能识别方向。

 

二、高速计数器：让 PLC 不再“漏拍”

 

普通 PLC 的计数器受制于扫描周期。如果 PLC 每 10ms 才扫描一次，而编码器的脉冲宽度只有 0.1ms，那么绝大多数脉冲都会被错过。

 

高速计数器的不同在于：

 

硬件独立：不依赖 PLC 程序循环，而是直接由硬件捕捉信号。

 

处理能力强：支持几十 kHz 到 MHz 级别的脉冲频率。

 

专用端子：A、B、Z 信号直接接入 HSC 输入点，减少延迟。

 

它相当于在 PLC 里嵌入了一个“专用测速表”，保证每一个脉冲都不会丢失。

 

三、信号处理：从接线到稳定读数

1. 硬件连接要点

 

确认信号类型：编码器输出（NPN、PNP、差分）要和 PLC HSC 输入匹配。

 

电压兼容：编码器的工作电压必须符合 PLC 规格。

 

推荐接法：差分驱动 + 双绞线，抗干扰能力最强。

 

布线细节：屏蔽层单端接地，动力电缆与信号线分开走，避免感应干扰。

 

2. 信号调理

 

滤波设置：PLC 的 HSC 通常可设置输入滤波，既能滤掉毛刺，又不能“吃掉”有效脉冲。

 

原则：滤波时间大于干扰脉冲，但小于有效脉冲宽度。

 

抗干扰措施：合理接地、减少长距离平行布线。

 

四、软件配置：让 HSC 真正工作起来

 

选择 HSC 通道：把编码器信号分配到指定 HSC 输入点。

 

设置模式：

 

单相计数（A 相），只能统计脉冲总数；

 

正交计数（A、B 相），可判断方向；

 

倍频模式（2倍频/4倍频），提升分辨率。

 

复位方式：

 

软件复位：程序写 0。

 

硬件复位：用 Z 相清零，保证每圈位置基准一致。

 

预设值与中断：设定目标值，当计数达到时触发中断，立即执行停机、切割等操作。

 

数据类型：行程较大时要选择 32 位计数器，避免溢出。

 

五、典型应用案例

1. 定位控制

 

机械手臂要走到 750mm：

 

编码器 1000PPR，丝杠导程 10mm。

 

计算目标脉冲数 = 750 ÷ (10/1000) = 75,000。

 

当计数器值达到 75,000 时触发中断，手臂精准停位。

 

2. 实时测速

 

电机转速检测：

 

每隔 100ms 读取一次计数器值差值 ΔP。

 

计算公式：RPM = ΔP ÷ (PPR × Δt) × 60。

 

3. 定长切割

 

在卷材输送线上切 2 米：

 

编码器安装在送料辊上。

 

计算对应脉冲数，HSC 计数达到后触发切刀动作。

 

六、常见问题与排查

 

完全不计数：电源、接线、信号类型是否正确？

 

计数不准：可能是干扰、滤波参数错误、方向接反。

 

回零不准：检查 Z 相信号稳定性和机械回零速度。

 

七、总结：学会“听懂脉冲”

 

PLC 的高速计数器和编码器，让设备从“盲目运动”走向“感知运动”。

对工程师来说，掌握这套技术不仅仅是会接线、会配置，而是要理解：

 

每一个脉冲代表的物理意义；

 

抗干扰和滤波的平衡点；

 

中断与预设值在实时控制中的作用。

 

最好的学习方式，是自己动手搭建一套实验：把编码器接上 HSC，写一段简单程序，观察脉冲变化，验证定位或测速效果。当电机准确停在目标位置，或者传送带按预期速度运行时，你就真正体验到这项技术的价值。

 

它让设备有了“第六感”，也让自动化生产迈向更高的精准与智能。