Moduły I/O

Jak poprawnie dobrać moduły I/O do obsługi enkoderów?

9/18/2026

Spośród wielu rodzajów sygnałów występujących w automatyce przemysłowej, chyba najwięcej problemów sprawiają enkodery inkrementalne. Wszystko zaczyna się od projektu mechanicznego, który wymusza konkretną budowę enkodera, jego rozdzielczość i prędkość obrotową. Potem zaczyna się dobór pod kątem standardu transmisji sygnału. Aby jednak cały układ automatyki działał poprawnie, na końcu musi być dopasowany odpowiedni moduł wejść w sterowniku PLC.

Jak w każdym zadaniu, punktem wyjścia są dane wyjściowe. W naszym przypadku jest to prędkość obrotowa RPM (obr/min), rozdzielczość PPR (impulsy na obrót) oraz napięcie sygnału (TTL lub HTL). W celu doboru odpowiedniego modułu IO konieczne jest określenie maksymalnej częstotliwości sygnału. Można to zrobić, korzystając ze wzoru:

f(Hz] = PPR x RPM / 60

W niektórych przypadkach przydatne może być też sprawdzenie, czy mierzone ma być tylko przemieszczenie, czy także prędkość, oraz jak dużą wartość chcemy przechowywać bezpośrednio w pamięci modułu.

Warto przy tym wiedzieć, że moduł enkoderowy oblicza bieżące położenie na podstawie sygnałów A i B i zapisuje je we własnym rejestrze, odczytywanym cyklicznie przez sterownik PLC — a na osobnym rejestrze zlicza impulsy Z, co pozwala wyznaczyć przesunięcie odpowiadające wielu pełnym obrotom enkodera.

Dla modułów WAGO najlepiej skorzystać z poniższej tabeli (moduły przystosowane do enkoderów 5V mają przy tym wbudowaną przetwornicę 24/5V DC, więc nie wymagają osobnego zasilacza):

Nr katalogowy	Napięcie enkodera	Sposób podłączenia	Częstotliwość	Rozdzielczość	Dekoder	Wyjście DO	Pomiar prędkości
750-631/000-004	5V	6-przewodowy	1 MHz	16 bit	4x	brak	nie
750-631/000-010	5/24V	3/6-przewodowy	1 MHz	16 bit	4x	brak	nie
750-631/000-011	5/24V	3/6-przewodowy	1 MHz	16 bit	1x	brak	nie
750-637	5V	6-przewodowy	250 kHz	32 bit	4x	2x	tak
750-637/000-001	24V	6-przewodowy	250 kHz	32 bit	4x	2x	tak
750-637/000-002	24V	3-przewodowy	250 kHz	32 bit	4x	2x	tak
750-637/000-003	5V	6-przewodowy	250 kHz	32 bit	1x	2x	tak
750-637/000-004	24V	3-przewodowy	250 kHz	32 bit	4x	2x	tak

Przykład doboru dla typowej aplikacji przemysłowej

Założenia aplikacji

Przenośnik taśmowy:

pomiar przesuwu materiału
rolka pomiarowa: Ø200 mm
dokładność: 1 mm
prędkość: max 1 m/s

Obliczenia

Punktem wyjścia jest wyznaczenie obwodu rolki pomiarowej: π × D = 3,14 × 0,2 = 0,628 m, co oznacza, że jeden pełny obrót rolki odpowiada przesunięciu materiału o 628 mm.

Skoro wymagana dokładność pomiaru wynosi 1 mm, enkoder musi generować co najmniej 628 mm / 1 mm ≈ 628 impulsów na obrót. Z zapasem wybieramy więc enkoder o rozdzielczości ~1024 PPR — jest to typowa wartość katalogowa, która daje pewien margines bezpieczeństwa.

Dobór enkodera

Na tej podstawie można wybrać konkretny model enkodera, np. Baumer EIL580 (wariant EIL580P-SC1024) o następujących parametrach: rozdzielczość 1024 PPR, wyjście HTL 24V lub RS422, przemysłowa obudowa oraz dostępność w wersji wałowej i drążonej.

Obliczenie częstotliwości

Przy maksymalnej prędkości przenośnika wynoszącej 1 m/s rolka pomiarowa obraca się z prędkością ok. 1,59 obr/s. Przekłada się to na częstotliwość sygnału z enkodera równą 1024 × 1,59 ≈ 1629 Hz, co jest bardzo bezpieczną wartością dla wszystkich modułów WAGO z tabeli — nawet tych o niższym limicie 250 kHz.

Dobór modułu WAGO

Do tej aplikacji najlepiej sprawdzi się moduł WAGO 750-637/000-001. Przemawiają za nim: odporność na zakłócenia dzięki podłączeniu 6-przewodowemu w standardzie HTL, możliwość stosowania dłuższych kabli, dokładniejszy odczyt położenia, dostępność dodatkowych wyjść sprzętowych oraz wbudowana funkcja pomiaru prędkości.

Modul_IO_750-637_000-001 — Moduł ten, podobnie jak pozostałe moduły enkoderowe WAGO, ma też wejścia Latch i Gate — Latch pozwala zapisać lub nadpisać aktualną wartość rejestru położenia, co przydaje się przy bazowaniu maszyny, a Gate umożliwia czasowe wyłączenie zliczania, np. gdy na taśmociągu chwilowo nie ma materiału. Dzięki przynależności do serii 750-637 dostępne są ponadto konfigurowalne wyjścia, które załączają się na podstawie wewnętrznej logiki modułu po przekroczeniu zadanej wartości położenia — niezależnie od prędkości magistrali systemowej i obciążenia programu PLC. W tej aplikacji można je wykorzystać np. do kontroli obszaru pracy przenośnika lub do odmierzania dokładnej długości materiału przed przycięciem.

Finalna konfiguracja (zalecana)

Rekomendowana konfiguracja wygląda więc następująco: enkoder Baumer EIL580 o rozdzielczości 1024 PPR w wersji HTL, moduł WAGO 750-637/000-001 z dekodowaniem w trybie ×4. Dzięki takiemu dekodowaniu efektywna rozdzielczość wzrasta do 1024 × 4 = 4096 impulsów na obrót.

Po przeliczeniu na jednostki liniowe daje to teoretyczną dokładność 628 mm / 4096 ≈ 0,15 mm. Realna dokładność systemu jest jednak nieco niższa i wynosi ok. 0,2 mm, ponieważ trzeba dodatkowo uwzględnić luzy mechaniczne, ewentualny poślizg rolki pomiarowej oraz niedokładność sprzężenia mechanicznego.

Podsumowanie

Sygnały enkoderowe są problematyczne pod wieloma względami. Największym wyzwaniem jest duża częstotliwość sygnałów, co uniemożliwia wykorzystanie klasycznych modułów wejść dwustanowych. Drugą istotną kwestią jest wybór trybu dekodowania (×1 lub ×4) — ma on bezpośredni wpływ na efektywną rozdzielczość pomiaru, a tym samym na osiąganą dokładność systemu, co pokazuje przedstawiony przykład.

Nie bez znaczenia są też dodatkowe funkcje modułów WAGO, takie jak wejścia Latch i Gate czy konfigurowalne wyjścia sprzętowe. Pozwalają one zrealizować zadania takie jak bazowanie maszyny, wyłączanie zliczania przy braku materiału czy precyzyjne odcinanie materiału o zadanej długości — bez obciążania programu PLC i niezależnie od prędkości magistrali systemowej.

Poprawny dobór całego układu pomiarowego wymaga więc spojrzenia na temat całościowo: od parametrów mechanicznych aplikacji, przez odpowiedni enkoder i sposób transmisji sygnału, aż po moduł IO dopasowany nie tylko pod kątem częstotliwości i rozdzielczości, ale też potrzebnych funkcji dodatkowych.

Promocja dla producentów maszyn i OEM

Skonfiguruj rozwiązanie oparte na sterowniku BC100 i modułach I/O WAGO

Sprawdź ceny