在利用光电传感器和编码器测量工件长度时,保存多组数据可通过硬件配置、数据采集、存储方式选择及程序实现四个步骤完成,具体方案如下:
一、硬件配置与数据采集
传感器与编码器连接:
光电传感器:用于检测工件是否到位或触发测量开始信号。选择响应速度快、精度高的型号(如对射式或反射式光电传感器),并确保其输出信号与PLC或数据采集卡兼容。
编码器:用于测量工件移动距离,选择分辨率高、抗干扰能力强的增量式或绝对式编码器。编码器输出脉冲信号需与PLC或计数器模块匹配。
数据采集设备:
PLC(可编程逻辑控制器):选择支持高速计数功能的PLC(如三菱FX3U、欧姆龙CP1H等),通过其高速计数器模块记录编码器脉冲数,进而计算工件长度。
数据采集卡:若需更高精度或更多通道,可选用数据采集卡(如NI USB-6008),通过编程实现多通道数据采集与存储。
二、存储方式选择
PLC内部存储:
数据寄存器(D寄存器):PLC通常提供大量数据寄存器,可用于存储测量数据。例如,三菱FX系列PLC的D0-D7999可用于存储多组工件长度数据。
文件寄存器:部分PLC支持文件寄存器功能,可将数据以文件形式存储在PLC内部或外部存储器中,便于长期保存和调用。
外部存储设备:
SD卡/U盘:通过PLC的SD卡插槽或USB接口,将测量数据直接存储至SD卡或U盘,便于数据转移和分析。
上位机数据库:将PLC通过以太网或串口与上位机(如PC)连接,使用上位机软件(如LabVIEW、WinCC等)接收并存储数据至数据库(如SQL Server、MySQL等),实现数据的长期管理和分析。
三、程序实现(以PLC为例)
测量逻辑编写:
触发信号检测:当光电传感器检测到工件到位时,触发测量开始信号。
脉冲计数:PLC高速计数器模块开始记录编码器脉冲数,直至测量结束信号(如工件离开光电传感器检测范围)触发停止计数。
长度计算:根据编码器分辨率和脉冲数计算工件长度(如编码器每转脉冲数为P,工件移动距离为L,则工件长度=脉冲数/P×编码器周长)。
数据存储逻辑:
数据寄存器存储:将计算得到的工件长度存入指定的数据寄存器(如D100、D101等),每组数据占用一个寄存器。
循环存储:设置存储指针,当一组数据存储完成后,指针自动指向下一个寄存器地址,实现多组数据的连续存储。
数据覆盖保护:当存储指针达到寄存器上限时,可设置覆盖保护机制(如提示用户清理数据或自动覆盖最早的数据)。
示例程序(三菱FX系列PLC梯形图):
触发信号检测:使用光电传感器输入信号(如X0)作为测量开始触发条件。
脉冲计数:配置高速计数器C251(假设使用X0作为计数输入),设置计数模式为增计数。
长度计算:通过MOV指令将计数器当前值(D251)除以编码器分辨率(如1000脉冲/转)再乘以编码器周长(如0.1m/转),得到工件长度并存入D100。
数据存储:使用INC指令递增存储指针(如D0),并通过MOV指令将D100的值存入以D0为地址的寄存器(如D100+D0×1,需通过变址寄存器实现)。
四、数据管理与分析
数据导出:
通过PLC编程软件(如GX Works2、CX-Programmer)将存储在PLC内部的数据导出至CSV或Excel文件。
若使用外部存储设备,直接将SD卡或U盘中的数据复制至PC进行分析。
数据分析:
使用Excel或专业数据分析软件(如Minitab、SPSS)对多组工件长度数据进行统计分析(如平均值、标准差、CPK值等)。
绘制控制图或直方图,监控生产过程稳定性。

