PLS 位置单位是什麽?

PLS单位 即编码器的 脉波单位,以 台达A2伺服 为例,编码器 解析度虽然有分17 bit与20 bit。但 PLS 单位都统一定为1280000 PLS/每圈,使用者无法更改。也就是当齿轮比设为1:1时,命令必须下达 1280000 个脉波,伺服马达才会转一圈.此单位由于解析度高,适用于驱动器底层马达控制。然而在运动控制系统中,必须建立一个绝对坐标系,若以 PLS 做为 位置单位,不论是命令或回授,都有以下的问题:


PLS单位 说明

  1. 此单位对应到机械末端的位移量,通常都不是整数的公制单位,不容易观察。以下图为例,一伺服经联轴器连接一导螺杆,编码器的解析度为 1280000 PLS/每圈,螺杆的节距为 10mm,则每一PLS对应的长度为 0.0078125 um ,并不是整数,所以使用起来并不方便。
  2. 不同机种或不同厂牌的伺服马达其编码器解析度不同,更换马达后PLS单位就不同。且一个控制系统往往不只使用一个马达,每个马达连接的机械结构尺寸各异,即使马达型号相同,各轴转一圈对应的机械位移量也不同,造成每个轴的PLS单位不同,这对多轴路径规划是极为困扰的!
  3. 为了马达控制性能的提升,编码器的解析度愈来愈高,但位置计数器的宽度通常只有32 bit,若採用 PLS单位会让位置计数器很容易发生溢位(Overflow)。例如某一编码器解析度为 23 bit/每圈,若初始位置为0,只需要旋转 256圈[注1]就可令位置计数器溢位。在不允许溢位的应用(例如绝对坐标定位),机械的行程可能很长且有安装减速机,限制马达不可超过256圈是不切实际的。
  4. 传统控制器是发送实体脉波给驱动器来控制伺服马达的,若命令以 PLS为单位会造成脉波命令频率过高,以 1280000 PLS/每圈 为例,若要达到3000 rpm :

脉波命令频率 = 1280000 (PLS/Rev)x 3000 (Rev/min) / 60 (sec/min)
       = 64000000 PLS/sec
       = 64 MHz 

控制器很难发送如此高频率的实体脉波,必须藉由电子齿轮比来放大倍率,使脉波命令的频率降低。而命令放大前的单位即为 使用者单位(PUU)


[注1] 位置计数器虽然是32 位元,因为是有号数的关係所以必须扣掉1 个符号位元,最终能够不溢位的马达旋转圈数 < 2 (32-1-23)= 2 8 = 256 圈


 


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