GEMPLE上海精浦機電值編碼器信號產(chǎn)品概述：

增量編碼器的信號只有2位AB相，用兩根信號線(xiàn)可以輕松上傳。但是2位的信息內容太少，而且必須不斷的在線(xiàn)上計數，線(xiàn)上負擔太重，根本不適合現代技術(shù)上傳信息。

值編碼器具有天然的數字化，隨時(shí)可上傳，或者在線(xiàn)等待，隨時(shí)可調用值的位置傳感數據的特征，是IT與OT技術(shù)融合中數字上傳的一個(gè)典型標本。

可是，值編碼器信號有多少種呢？

*類(lèi)：模擬量信號

1， SinCos正余弦信號

正余弦信號sincos是原始的值編碼器信號，光學(xué)編碼器的光通量的變化，磁電編碼器磁場(chǎng)強度的變化、旋轉變壓器對勵磁高頻信號包絡(luò )線(xiàn)的強度變化等等，都是以正余弦的信號形式輸出，在一個(gè)周期內的正交的sincos模擬信號提供一個(gè)較為粗略的值位置信息。

2， 線(xiàn)性4—20mA

以電流的模擬量大小對應一個(gè)長(cháng)度變化的線(xiàn)性關(guān)系，或者一個(gè)角度范圍的線(xiàn)性關(guān)系，注意不可360度循環(huán)測量，只可在測量范圍內的往復運動(dòng)測量。

例如4mA對應0度，20mA對應180度，測量范圍為0——180度的往復間。

3， 智能Easypro 4—20mA*

主要適用與值多圈編碼器的模擬電流輸出，由于常用的值多圈編碼器有4096圈，而實(shí)際使用沒(méi)有這么多圈數，Easypro智能軟件界面提供一個(gè)設置窗口，供用戶(hù)設定4mA對應位置，20mA對應位置。例如一個(gè)100圈的多圈測量范圍，可以設定4 mA對應0，20mA對應100圈。

4—20mA信號是標準的傳感器信號，各種PLC與儀器儀表都能找到這個(gè)輸入接口，同時(shí)現場(chǎng)維護也極為簡(jiǎn)單，普通電工與萬(wàn)用表即可完成現場(chǎng)信號檢查。Easypro軟件還可設置對應測量1---4096圈可編程范圍。因此，代號9600的Easypro模擬量 4—20mA信號輸出的編碼器是中國國內應用范圍較廣泛的多圈值編碼器。

第二類(lèi)：并行信號

4， 并行信號*

是指值編碼器的每一位數單獨走一根線(xiàn)輸出，例如8位信號就要8根線(xiàn)，16位信號就要走16根線(xiàn)。8位的編碼器信號接收端也需要8個(gè)接收端口一一對應。這是實(shí)時(shí)化的輸出信號，但是需要信號線(xiàn)纜資源與接收單元端口的支持，在值編碼器位數越來(lái)越高，各種使用越來(lái)越多的場(chǎng)合下，這種并行信號輸出已漸漸少用了。

注意并行信號根據編碼形式有格雷碼、格雷余碼之分，有正邏輯、負邏輯（NPN）之分。

5， 省線(xiàn)式并行。

省線(xiàn)式并行信號，是將并行信號根據高低位分成2組，每2個(gè)位數的信號共用一根信號線(xiàn)，并有一根高低位讀取選擇線(xiàn)，當高位選擇允許時(shí)，線(xiàn)上傳輸的是高位組信號，當低位選擇允許時(shí)，線(xiàn)上傳輸的是低位組信號。

并行傳輸是實(shí)時(shí)性的傳輸方式，但是對線(xiàn)上資源的占用浪費很?chē)乐亍?/span>

于是就有了串行信號傳輸。

第三類(lèi)：串行信號

串行是在同一根（或一對）信號線(xiàn)上傳輸編碼器的多位信號，以時(shí)間的先后和約定，逐次在這對信號線(xiàn)上輸出各個(gè)位數值，稱(chēng)為串行輸出方式。串行信號與并行相比，犧牲了傳輸實(shí)時(shí)性，所有的串行信號（包括后來(lái)的現場(chǎng)總線(xiàn)與以太網(wǎng)）都有延時(shí)的問(wèn)題。

串行時(shí)間每個(gè)bit的傳輸速率很有講究，頻率快了衰減會(huì )嚴重，傳輸距離有限，并容易被干擾或者前后數據追尾沖突；慢了穩定性好，當然也就會(huì )明顯延時(shí)。串行數據傳輸的先后怎么約定，是在同一對信號線(xiàn)上的各個(gè)位數，怎么保證不會(huì )認錯位數，前后數據傳輸會(huì )不會(huì )撞車(chē)沖突？錯誤如何校驗檢出？于是，串行開(kāi)始就有了很多種接口類(lèi)型。

串行時(shí)代的大超市開(kāi)張了，大生意來(lái)了。

并由此牽出了現場(chǎng)總線(xiàn)、以太網(wǎng)、TSN的一大片好買(mǎi)賣(mài)來(lái)。

有道是渾水好摸魚(yú)，亂世出梟雄。                                          

6，SSI*

SSI稱(chēng)為同步串行界面，是較早先有德國ＳＴＥＧＭＡＮＮ編碼器推出的一種基本的串行信號模式，所謂的同步是由時(shí)鐘信號觸發(fā)數據傳輸，每一個(gè)時(shí)鐘脈沖對應一位數據，在接收單元以時(shí)鐘同步來(lái)識別數據位解碼。

工業(yè)標準的SSI是有一對RS422通訊芯片組成，在接收端發(fā)送時(shí)鐘，時(shí)鐘頻率為100KHz到2MHz，從時(shí)鐘脈沖開(kāi)始到結束，數據由高位（MSB）到低位（LSB）按時(shí)鐘脈寬同步節奏傳輸。如上圖。SSI同步串行信號線(xiàn)是時(shí)鐘兩根線(xiàn)，數據兩根線(xiàn)，電源兩根線(xiàn)，總共6根線(xiàn)。

SSI信號的值編碼器是早進(jìn)入中國市場(chǎng)的串行信號編碼器，1997年在黃河小浪底水閘的雙油缸同步糾偏提升，是SSI多圈值編碼器成功應用的典型案例。其后1999年在廣東飛來(lái)峽水利樞紐、2001年三峽水利樞紐、以及2000年前后的寶鋼濟鋼等鋼鐵廠(chǎng)自動(dòng)化改造項目的大量成功應用，奠定了SSI多圈值編碼器在中國的使用廣泛性。包括國產(chǎn)化的代號9660SSI編碼器已經(jīng)有大規模的應用。

某些人說(shuō)ＳＳＩ是ＳＩＣＫ公司發(fā)明的，這個(gè)是不對的。１９９７年我在中國市場(chǎng)推廣使用ＳＳＩ值多圈編碼器時(shí)，當時(shí)的ＳＩＣＫ公司名下還沒(méi)有編碼器產(chǎn)品呢。ＳＩＣＫ直到幾年以后才合并收購了ＳＴＥＧＭＡＮＮ。而１９９７年時(shí)ＳＳｉ早已是公開(kāi)技術(shù)沒(méi)有限制了。這只是一段光榮歷史屬于已經(jīng)消失的ＳＴＥＧＭＡＮＮ。

7，SPI

SPI是5線(xiàn)制的“同步串行信號”，其由觸發(fā)信號、時(shí)鐘信號、數據信號3根線(xiàn)傳輸，為TTL單邊物理對電源0V，加上電源兩根線(xiàn)，是5線(xiàn)制的。SPI信號是芯片級短距離信號，TTL信號較弱抗干擾較差，一般只適合在電路板上傳輸，不適合離板。但有芯片廠(chǎng)商為推廣也把SPI信號叫成了“SSI”，以至于誤導了有的人的，將此SPI與工業(yè)級別的SSI混淆了。

8，SSI+SinCos

SSI信號的傳輸是串行的，而在伺服控制中對于加速度環(huán)控制的敏感性，要求分辨率高實(shí)時(shí)性要快，為此，有的編碼器在輸出SSI信號的同時(shí)，還附加了增量的sincos信號，以供接收單元快速接收并細分。這類(lèi)信號主要用于伺服電機。

SSI串行信號的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單開(kāi)放低成本，但是缺點(diǎn)也是比較明顯的——同步時(shí)差會(huì )隨著(zhù)時(shí)鐘頻率、電纜長(cháng)度、信號衰減與被干擾而受到影響，一旦同步錯位，將會(huì )有后面一串的數據都錯開(kāi)一位而發(fā)生解碼后數據的跳變。如何控制或者檢出這種同步錯位的發(fā)生，是各家編碼器廠(chǎng)家和SSI接收器廠(chǎng)家的看家本領(lǐng)，并沒(méi)有完整的公開(kāi)。

為此有了SSI的改進(jìn)版，Endat和Biss

9，Endat2.1

EnDat2.1是著(zhù)名的德國編碼器品牌海德漢公司推出的一種同步串行信號，是SSI+sincos的專(zhuān)業(yè)提高班，或者是改進(jìn)版。

Endat2.1相較于SSI有了幾點(diǎn)改進(jìn)突破：

a,增加了CRC校驗，防止數據錯位出錯。

b,時(shí)鐘信號增加了指令組，當通電時(shí)首先傳輸的是指令組，編碼器根據指令選擇是輸出數據，還是寫(xiě)入電子標簽和電機參數（偏置旋轉的零點(diǎn)位置）。在確認功能后再開(kāi)始時(shí)鐘信號，觸發(fā)數據Date傳輸數據。

c,Date改為雙向的RS485，既可以往外發(fā)送編碼器位置信號，也可以按指令發(fā)送其他信號，也可以由接收單元向編碼器寫(xiě)入電子標簽并保存設置參數與偏置零點(diǎn)。

d,開(kāi)機通電后，會(huì )有一個(gè)時(shí)鐘對位信號，檢測計算這時(shí)編碼器通過(guò)傳輸線(xiàn)到接收單元在當前頻率下的延時(shí)，便于接收單元做同步時(shí)差補償?；蛟S這是早出現的“TSN” (時(shí)間敏感信號)的概念。

10，Endat2.2

Endat2.2的進(jìn)步，在于德國海德漢光學(xué)硬件的提高和處理芯片的快速，將原有的sincos細分直接在編碼器內部做好了，疊加到原有的值編碼中去，可直接輸出高分辨率的串行數據，并以更高的傳輸速率8MHz輸出，省去了SINCOS對外的輸出，省掉了4根線(xiàn)。

11，Biss-B，Biss-C

幾乎在海德漢Endat的同時(shí)，另有一些編碼器廠(chǎng)家結盟，共同推出了Biss，大致物理上的協(xié)議上的與Ｅｎｄａｔ相似度頗高。

12，hiperface

Hiperface是ＳｔｅｇＭａｎｎ的另一項串行技術(shù)（這一部分知識產(chǎn)權隨著(zhù)ＳＩＣＫ公司的收購而繼承），它是Ｅｎｄａｔ２．１同時(shí)代的技術(shù)，只是更狠心一點(diǎn)把時(shí)鐘線(xiàn)都拿掉了，只剩下ＲＳ４８５與SINCOS。在通電時(shí)讀?。遥樱矗福担p向，也可向編碼器寫(xiě)入），在編碼器旋轉后使用ｓｉｎｃｏｓ信號細分的增量信號，通電后先值信號找到值的位置，然后用增量正余弦信號細分工作。

第四類(lèi)：現場(chǎng)總線(xiàn)（RS485）信號

13，HART

ＨＡＲＴ是傳感器信號從模擬量向數字量的過(guò)渡技術(shù)。由于儀器儀表傳感器大量是４――２０ｍＡ信號，２５年前當數字化時(shí)代來(lái)了之后，需要既能兼顧傳統的模擬量又能傳輸數字量的一種新技術(shù)，于是ＨＡＲＴ應運而生。ＨＡＲＴ這個(gè)詞很生動(dòng)——心跳。意味著(zhù)信號電纜上即可以傳輸血流（電流）又可以傳輸心跳（數字載波），ＨＡＲＴ是把數字信號通過(guò)編碼載波技術(shù)疊加在電流信號上，在接收端在通過(guò)拆包解碼，將數字信號分離出來(lái)。如果ＨＡＲＴ信號不做分離，同樣可以當作４――２０ｍＡ模擬量電流信號接收，兼顧了原有的老的接收儀表。

由于值編碼器用Ａｎａｌｏｇ信號的不多，ＨＡＲＴ信號在值編碼器上很少見(jiàn)。

14，ASI

如果說(shuō)HART是模擬量傳感器向數字量的過(guò)渡，那么ASI是接近開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)類(lèi)傳感器向數字串行的過(guò)渡，對于A(yíng)SI編碼器而言，是串行信號加上地址，可以和接近開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)跑一條ASI線(xiàn)。例如一個(gè)１３位的值編碼器就相當于１３個(gè)ＡＳＩ光電開(kāi)關(guān)。

15，RS232

隨著(zhù)早期的ＰＣ機進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化控制，ＰＣ上的ＲＳ２３２接口留給值編碼器可以傳輸信號進(jìn)ＰＣ。

16，RS485自由規約

但是在工業(yè)上ＲＳ２３２信號的傳輸特性不如ＲＳ４８５信號，RS485只是物理接線(xiàn)方式，其中的通訊規約各家都有自己的主張，在沒(méi)有形成標準前稱(chēng)為自由規約。在獲得廣泛使用并大眾認可后可形成標準。于是大量的基于ＲＳ４８５物理基礎的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應運而生了。

通訊傳輸評判標準的不是bps速率，而是以下三個(gè)評判標準：

準確率與容錯性、發(fā)送數據量、準確信息傳輸時(shí)間。

傳輸的主要幾種結構:

開(kāi)放系統互連OSI參考模型七層次：

異步與同步：

主站線(xiàn)上時(shí)間與從站線(xiàn)上時(shí)間的分時(shí)段，異步(半雙工) 。

主站與從站的同步性（準同步）占線(xiàn)，或從站與從站的同步性（準同步性占線(xiàn)）

例如SSI是時(shí)鐘（主站發(fā)送）與數據（從站發(fā)送）的同步(全雙工)。

而RS485異步，是主站分地址發(fā)送指令，從站按地址發(fā)送數據的分開(kāi)時(shí)間的異步在線(xiàn)。

串行處理與并行處理：

一個(gè)事做完了再做下一個(gè)事，串行。

同時(shí)做幾件事，然后同步對接，并行。

并行計算更快，技術(shù)更先進(jìn)，但是其中就必須要有“算法”策略。

例如機器人從串行運算到并行運算，發(fā)展了很多年，現在機器人的各軸已是并行算法。

檢錯與容錯：

有干擾、有不確定的延時(shí)，錯誤就必然會(huì )發(fā)生。線(xiàn)上必須要有檢查錯誤并糾正、處理。

允許線(xiàn)上有一定的錯誤存在的寬容度，容錯性。容錯性是決定一個(gè)總線(xiàn)是否更加實(shí)用的重要因素。

沖突與仲裁：

兩組或兩組以上數據占線(xiàn)前后時(shí)間發(fā)生沖突，同時(shí)搶占了在線(xiàn)時(shí)間。由仲裁機制判斷哪一個(gè)先發(fā)送，哪幾個(gè)退后發(fā)送。哪些節點(diǎn)關(guān)閉，哪些錯誤報警停線(xiàn)。

沖突對于一個(gè)個(gè)從站是或然事件，但對于一個(gè)總線(xiàn)是必然事件。仲裁機制快慢與數據和節點(diǎn)的取舍判斷是判斷總線(xiàn)實(shí)用性的另一個(gè)重要因素。

17，Modbus RTU編碼器

Modbus通信協(xié)議由Modicon公司（Modicon為PLC發(fā)明者，現為施耐德公司并購，大公司出場(chǎng)了）于1979年發(fā)明的。由于其免費公開(kāi)發(fā)行發(fā)展了近四十年，是目前成本低的總線(xiàn)標準協(xié)議。Modbus通信協(xié)議采用的是主從通信異步模式（即Master/Slave通信模式)，其在分散控制方面應用極其廣泛，從而使得Modbus協(xié)議在得到了廣泛的應用。中國也已將modbus通訊協(xié)議制定了國標。

Modbus通信協(xié)議具有多個(gè)變種，其中著(zhù)名的是Modbus RTU,Modbus ASCII和Modbus TCP三種。在工業(yè)現場(chǎng)一般都是采用Modbus RTU協(xié)議。在中國的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，已有大量經(jīng)濟型PLC幾乎都有RS485的通訊接口，并內置了modbus RTU通訊協(xié)議。因此，Modbus RTU編碼器可以獲得多的PLC的支持。缺點(diǎn)是因為是主從異步模式，而且是1979年那么老的技術(shù)，modbus突出的缺點(diǎn)就是慢。

在中國市場(chǎng),由于經(jīng)濟型PLC都已經(jīng)有RS485通訊口，并大部分內置了modbus RTU協(xié)議，因此，在不涉及運動(dòng)控制高速要求的場(chǎng)合下，用modbusRTU值編碼器很受歡迎，體現了modbus強大的生命力。例如西門(mén)子S7-200smart、日系PLC、國產(chǎn)PLC的通訊口與modbus RTU值編碼器連接的大量應用。

18，Canbus

CAN協(xié)議（Conroller AreaNetwork Protocol）為Robert Bosch公司開(kāi)發(fā)（1982年），初應用于汽車(chē)內部網(wǎng)絡(luò )的通訊。CANBUS的思維是認可了網(wǎng)絡(luò )上干擾、延時(shí)和沖突是必然存在，網(wǎng)絡(luò )各節點(diǎn)平等競爭，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )仲裁機制優(yōu)化，無(wú)所謂主從。CAN通訊具有嚴格的錯誤檢測機制、高傳輸速率，兼低成本、易于實(shí)施，特別適合節點(diǎn)之間關(guān)鍵數據傳輸的小型嵌入式網(wǎng)絡(luò )通訊； CAN總線(xiàn)上基于CanH和CanL的邏輯電平，幀數據在總線(xiàn)上傳送時(shí)，其它的CAN控制器是通過(guò)驗收濾波來(lái)決定總線(xiàn)上的數據幀的ID是否和本節點(diǎn)相吻合，如果與本節點(diǎn)吻合，那么總線(xiàn)上的數據就被存入總線(xiàn)控制器的相應寄存器里，否則就拋棄該數據，從而也能夠減輕總線(xiàn)控制器的工作量。換句話(huà)說(shuō)，總線(xiàn)上Canbus就相當于一種廣播式的方式發(fā)送，一個(gè)發(fā)送，所有的都可以接收，因此，盡管Canbus的bps速率只有1MHz，但是它的傳輸仍然是很快的。另外，由于設置的bps較低，容錯性高，Canbus的數據傳輸可靠性也很高。

19，Canopen、DeviceNet、Can2.0

Canbus根據行業(yè)應用的不同，繼續發(fā)展出Can2.0、Canopen、DeviceNet等多種更高層定義的標準協(xié)議。

Canopen為CiA協(xié)會(huì )組織制定的標準協(xié)議，選用Canopen編碼器需要確認其CiA會(huì )員身份。（我們是CiA在中國的*家編碼器會(huì )員)。Canopen編碼器主要用于運動(dòng)控制場(chǎng)合，不過(guò)歐洲一些公司卻又把CANopen運用于醫療設備，工程車(chē)輛、航海等其它領(lǐng)域。

DeviceNet是專(zhuān)門(mén)針對中大型工業(yè)自動(dòng)化及過(guò)程自動(dòng)化系統而開(kāi)發(fā)。

在中國市場(chǎng)上，Can2.0編碼器用于一些自行設計的項目，目前已有國產(chǎn)PLC具有這個(gè)總線(xiàn)接口。Canopen編碼器較多用于工程機械與起重自動(dòng)化，由于其bps速率不高（在工程機械和起重行業(yè)可以設定在250KHz較低的頻率段），對于工程機械、起重機械的接地要求也不太高，容錯性抗干擾很好，因此在工程機械、起重機械市場(chǎng)很實(shí)用。

Canopen編碼器也用于伺服運動(dòng)控制，主要作為輔助編碼器提供多軸值位置的同步位置信號。

20，Profibus-DP

PROFIBUS是過(guò)程現場(chǎng)總線(xiàn)（Process Field Bus ）的縮寫(xiě)，于1989年正式成為現場(chǎng)總線(xiàn)的標準。由以 西門(mén)子 公司為主的十多家工業(yè)企業(yè)和研究機構聯(lián)合推出，西門(mén)子作為自動(dòng)化行業(yè)老大的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)終于出場(chǎng)，起的名字也很專(zhuān)業(yè)（Professional Bus）,根據各種應用要專(zhuān)業(yè)分工，因此它分了三個(gè)兼容部分，即PROFIBUS－DP，PROFIBUS－PA．PROFIBUS-FMS 。其中PROFIBUS－DP應用于現場(chǎng)級，編碼器屬于在這一級。每一個(gè)Profibus-DP值編碼器都要有個(gè)“GSD”文件，用來(lái)描述Profibus-DP設備的特性參數。標準化的GSD數據將通信擴大到操作人員控制一級，使用基于GSD的組態(tài)工具可將不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的設備集成在一個(gè)總線(xiàn)系統中。

Profibus-DP值編碼器很早就進(jìn)入了中國市場(chǎng)，1999年我在上海APEC會(huì )場(chǎng)外的外灘吳淞路水閘自控項目中，需要在系統中接入值編碼器，當時(shí)在現場(chǎng)已經(jīng)選定的三菱PLC上發(fā)現有profibus-DP接口，于是*選用了Profibus－DP值多圈編碼器，做17個(gè)閘門(mén)的聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化控制。同年在廣東水利樞紐飛來(lái)峽船閘項目中實(shí)現了上下閘首100多米距離（布線(xiàn)電纜400多米）的8個(gè)值編碼器的聯(lián)網(wǎng)與同步控制，也是用Profibus-DP與西門(mén)子s7-400相聯(lián)，該項目為三峽船閘的前期實(shí)驗項目，對后來(lái)三峽的設計定下了編碼器選型基調。（后三峽項目設計部分用了S7-300與SM338模塊，連接SSI值多圈編碼器，部分用S7-400直接與profibus-DP編碼器連接。）

在中國市場(chǎng)，profibus-DP 值編碼器被選用到港口機械（ZPMC）、鋼鐵廠(chǎng)（寶鋼）、起重項目及三峽飛來(lái)峽千島湖富春江等水閘自動(dòng)化控制的應用。“Professional Bus”對于現場(chǎng)電氣EMC和現場(chǎng)工程師也有很高的Professional（專(zhuān)業(yè)）要求，否則就會(huì )玩不轉。

Profibus-DP值編碼器需要有加入PI協(xié)會(huì )（需每年繳納會(huì )費），獲得授權的ID號，并有注冊商標LOGO的GSD文件。編碼器產(chǎn)品的通訊部分需經(jīng)過(guò)的profibus實(shí)驗室測試認證（收費）。上述工作各種投入我們都早已完成，希望profibus-DP的生命力能比modbus RTU更強更久。

21，CC-link

CC-link的總線(xiàn)為日系三菱公司為主推出，由于值多圈編碼器基本上由歐系廠(chǎng)家出現在中國市場(chǎng)，CC-link的值編碼器目前還沒(méi)有在中國市場(chǎng)看到。

22，RS485主動(dòng)廣播式

RS485主動(dòng)廣播式是點(diǎn)對點(diǎn)的高速通訊，以伺服電機編碼器與伺服控制器之間約定的廠(chǎng)家協(xié)議，在日系值編碼器上使用。

第五類(lèi)：以太網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)大時(shí)代，以太網(wǎng)粉墨登場(chǎng)。

以太網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)的巨大成功，也引起了工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的關(guān)注，并迅速引用了以太網(wǎng)技術(shù)。

以太網(wǎng)是當今現有局域網(wǎng)采用的較廣泛的通信協(xié)議標準。以太網(wǎng)絡(luò )使用CSMA/CD（載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)及沖突檢測）技術(shù)，目前通常使用雙絞線(xiàn)（UTP線(xiàn)纜）進(jìn)行組網(wǎng)。包括標準的以太網(wǎng)(10Mbit/s)、快速以太網(wǎng)(100Mbit/s)、千兆網(wǎng)(1Gbit/s)和10G（10Gbit/s）以太網(wǎng)。它們都符合IEEE802.3。

什么是“載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)及沖突技術(shù)”？說(shuō)白了就是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )上有那么多節點(diǎn)又要快, 又多又快的忙中出錯與沖突變成了常態(tài)。以太網(wǎng)思維是將“出錯”和“沖突”當成了家常便飯，快速中數據出錯與各節點(diǎn)沖突的矛盾必然發(fā)生。以太網(wǎng)認可了這種混亂與沖突是必然會(huì )有的，以快速又高容錯性的設計，所有設備都掛在一個(gè)通訊電纜上（雙絞線(xiàn)或同軸），在搶話(huà)筒的高度快速混亂下的競爭搶答與沖突仲裁，經(jīng)仲裁有優(yōu)先權的設備獲得發(fā)言在線(xiàn)上廣播，所有其它設備都可以監聽(tīng)，但是只有尋址對頭的那個(gè)設備下載信息。這種傳輸相當于廣播找人，是點(diǎn)對點(diǎn)全雙工的。

這樣的好處是高速，所有設備處于同步發(fā)信的預備狀態(tài)和同步接收狀態(tài)，是全雙工的。傳輸時(shí)點(diǎn)對點(diǎn)的時(shí)間上處于低延時(shí)。同時(shí)，隨著(zhù)微電子技術(shù)芯片的高速發(fā)展，以太網(wǎng)芯片計算處理已實(shí)現了多任務(wù)多路并行處理，對于這種高速的多路的處理與判斷可以用并行算法而成倍提高計算速度。例如FPGA芯片，甚至x86芯片，處理速度*。同步全雙工、點(diǎn)對點(diǎn)、并行計算處理這些快速特點(diǎn)確定了以太網(wǎng)的高速性。

以太網(wǎng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是數據可靠安全性。由于同時(shí)要處理網(wǎng)絡(luò )上大量節點(diǎn)的信息的技術(shù)發(fā)展的要求，以太網(wǎng)通訊機制從設計就對于數據的檢錯、高容錯性和仲裁優(yōu)化，使得數據傳輸的可靠性比總線(xiàn)時(shí)代高。

 以太網(wǎng)再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是廣泛性使用的低成本?；ヂ?lián)網(wǎng)的大量應用使得硬件成本的大幅度下降，隨著(zhù)摩爾定律這些高速芯片和其它以太網(wǎng)器件已經(jīng)下降達到民用接受的價(jià)格。由于成本的下降，有更多的人群使用以太網(wǎng)傳輸建立的互聯(lián)網(wǎng)，又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了以太網(wǎng)技術(shù)的不斷再提高。

互聯(lián)網(wǎng)精神：廣泛互聯(lián)的、可低成本使用的、可共享的精神。如果沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)低成本互聯(lián)共享精神，就難獲底層數據源頭的支持和終端使用者的切身好處，頂多也是由粉絲追捧的現場(chǎng)總線(xiàn)的以太網(wǎng)升級版，不可能成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準。

51，Modbus TCP

ModbusTCP是modbus RTU總線(xiàn)改動(dòng)幾個(gè)字節（加入TCP/IP），而直接運用到了以太網(wǎng)技術(shù)。與modbus總線(xiàn)一樣，同樣是免費開(kāi)放的成熟低成本的以太網(wǎng)。

ModbusTCP值編碼器的應用目標是遠距離低成本的信息傳輸。尤其是可以直接實(shí)現光纖遠距離通訊，又可避免了遠程傳輸難以實(shí)現等電位的現場(chǎng)傳輸抗干擾問(wèn)題。目前有以太網(wǎng)接口的PLC都可以連接modbus TCP編碼器，例如西門(mén)子S7-1200和1500的以太網(wǎng)接口，都有內置的modbus TCP通訊協(xié)議。

52，EtherNet/IP

美國羅克韋爾的以太網(wǎng)協(xié)議，其編碼器在中國市場(chǎng)很少見(jiàn)。

53，Powerlink

POWERLINK=Canopen+Ethernet，非常聰明的嫁接。鑒于Canopen在自動(dòng)化領(lǐng)域里的成熟廣闊應用基礎，POWERLINK 融合了這兩項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，即擁有了Ethernet的高速、開(kāi)放性接口，以及Canopen在工業(yè)領(lǐng)域良好的SDO 和PDO 數據定義，在某種意義上說(shuō)POWER LINK就是Ethernet 上的Canopen，物理層、數據鏈路層使用了Ethernet介質(zhì)，而應用層則保留了原有的SDO 和PDO對象字典的結構，這樣的好處在于： POWERLINK 無(wú)需做較多的改動(dòng)即可實(shí)現；保護原有投資的利益；開(kāi)放性的低成本接口，便于原有的Canopen技術(shù)員開(kāi)發(fā)；

POWERLINK值編碼器作為運動(dòng)控制位置同步信息的輔助編碼器使用。例如提供變頻電機的值位置于伺服電機做多軸同步控制。

54，EtherCat

EtherCat（以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)）是一個(gè)用以太網(wǎng)為基礎的開(kāi)放架構的現場(chǎng)總線(xiàn)系統，數據傳輸方式比Canopen更進(jìn)一步為高速服務(wù)。有一個(gè)或多個(gè)主站和多個(gè)從站構成總線(xiàn)結構（EtherCAT 系統多可容納65535個(gè)設備）。主站具有強大的并行運算與數據存儲能力，可以將大量的運算與數據存儲放在主站，減輕從站負擔。

EtherCAT突破了其它以太網(wǎng)數據包發(fā)送收取的方式，不必再像從前那樣在每個(gè)連接點(diǎn)接收以太網(wǎng)數據包，然后進(jìn)行解碼并復制為過(guò)程數據。當幀通過(guò)每一個(gè)設備（包括底層端子設備）時(shí)，EtherCAT從站控制器讀取對于該設備十分重要的數據。同樣，輸入數據可以在報文通過(guò)時(shí)插入至報文中。在幀被傳遞 （僅被延遲幾位）過(guò)去的時(shí)候，從站會(huì )識別出相關(guān)命令，并進(jìn)行處理。此過(guò)程是在從站控制器中通過(guò)硬件實(shí)現的，因此與協(xié)議堆棧軟件的實(shí)時(shí)運行系統或處理器性能無(wú)關(guān)。網(wǎng)段中的后一個(gè)EtherCAT從站將經(jīng)過(guò)充分處理的報文返回，這樣該報文就作為一個(gè)響應報文由*個(gè)從站返回到主站。

EtherCat分布時(shí)鐘的精確校準是同步的較有效解決方案，在某種程度上具備錯誤延遲的容錯性。在EtherCAT中，數據交換*基于純粹的硬件設備。由于通訊利用了邏輯環(huán)網(wǎng)結構和全雙工快速以太網(wǎng)而又有實(shí)際環(huán)網(wǎng)結構，“主站時(shí)鐘”可以簡(jiǎn)單而精確地確定對每個(gè)“從站時(shí)鐘”的運行補償，分布時(shí)鐘基于該值進(jìn)行調整，這意味著(zhù)它可以在網(wǎng)絡(luò )范圍內提供信號抖動(dòng)小于1微秒的、非常精確的時(shí)鐘基。高性能分布時(shí)鐘不僅用于同步，而且也可以提供多從站數據采集時(shí)本地時(shí)間的精確信息，被測量值可被分配以非常精確的時(shí)間戳。

——基于以太網(wǎng)的主從結構的現場(chǎng)總線(xiàn)系統，強大的主站硬件支持，優(yōu)選數據全雙工高速傳遞，分布時(shí)鐘精確校準。其特點(diǎn)適合用于運動(dòng)控制，尤其是多軸同步控制。

    EtherCat值編碼器需加入ETG協(xié)會(huì )組織（免費），編碼器需經(jīng)過(guò)EtherCat實(shí)驗室通訊測試認證。EtherCat值多圈編碼器較適合用于多軸同步的輔助編碼器，提供精確的值時(shí)間同步與值位置同步，例如伺服電機與變頻電機、步進(jìn)電機的混合系統的多軸同步控制。國內已有多家EtherCat總線(xiàn)型運動(dòng)控制器，近的兩年普及很快。

55，Profinet( RT,IRT)

西門(mén)子及PI協(xié)會(huì )下的以太網(wǎng)協(xié)議。有RT和IRT之分，實(shí)時(shí)性要求高的需要用IRT，在德國工業(yè)4.0下如雷貫耳。西門(mén)子請了很多專(zhuān)家，要介紹這個(gè)還輪不到我。有西門(mén)子請的“磚家”給了我一個(gè)標簽，我就是個(gè)賣(mài)編碼器的。我從1998年開(kāi)始賣(mài)編碼器給無(wú)數個(gè)西門(mén)子用戶(hù)，也為其他PLC用戶(hù)服務(wù)，賣(mài)了二十年編碼器了。我們的Profinet機械多圈值編碼器已經(jīng)拿到（西門(mén)子）的第三方實(shí)驗室檢測通過(guò)認證證書(shū)。

需要提醒的是，現在中國市場(chǎng)發(fā)現有較多的Profinet編碼器是用韋根計數的電子多圈偽值的，成本與機械式真值多圈編碼器比要低很多。用戶(hù)采購時(shí)要問(wèn)清楚，韋根計數的電子多圈編碼器不是值的編碼器。也許是目前來(lái)說(shuō)加上profinet接口成本太高了，成本壓力太大，有些廠(chǎng)家以電子多圈profinet的較低成本進(jìn)入了中國市場(chǎng)。。

ProfiNet值編碼器可以連接西門(mén)子S7-1200和S7-1500?？梢宰鲎詣?dòng)化控制和多軸聯(lián)動(dòng)同步控制。已有很多案例。

56，CC-linkIE，SERCOS等，還沒(méi)有此類(lèi)以太網(wǎng)信號編碼器在中國出現。

以下省略N種以太網(wǎng)。

第六類(lèi)：無(wú)線(xiàn)通訊編碼器

60，藍牙、zigBEE、RFID數傳。無(wú)線(xiàn)通訊編碼器輸出是基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提出的要求，主要是在旋轉云臺、導軌車(chē)上用的編碼器。在工業(yè)領(lǐng)域無(wú)線(xiàn)通訊編碼器運用很少。目前常用的是一組modbus RTU編碼器通過(guò)RS485轉無(wú)線(xiàn)數傳電臺的方式實(shí)現無(wú)線(xiàn)通訊。

第七類(lèi)：CAM

71，電子凸輪開(kāi)關(guān)

值編碼器內置計算芯片及可編程界面，可編程預設位置輸出開(kāi)關(guān)，以替換或模擬現場(chǎng)接近開(kāi)關(guān)組或凸輪開(kāi)關(guān)，也稱(chēng)為智能I/O值編碼器。

第八類(lèi)：?jiǎn)坞娎|

單電纜是將數字信號載波在編碼器的供電電源線(xiàn)纜上，僅僅只有電源線(xiàn)的“單電纜”。

81，DSL

DSL由Sick公司從hiperface發(fā)展而來(lái)。用于伺服編碼器的省線(xiàn)連接方案。伺服編碼器從SSI+sincos的十根線(xiàn)（RS422四線(xiàn)、sincos四線(xiàn)、電源2線(xiàn)）一路發(fā)展到只剩下電源兩根線(xiàn)。

FFAB分析：編碼器DSL技術(shù)的省線(xiàn)可以將伺服電機混亂的各種電源、信號線(xiàn)整合到少，現場(chǎng)好看。同時(shí)對于安全編碼器的要求，需要有冗余電源與冗余安全信號的傳輸，安全編碼器可以同時(shí)接出兩組線(xiàn)纜，一組為用戶(hù)現有的總線(xiàn)信號技術(shù)，另一組冗余的線(xiàn)纜可以由DSL承擔。

就本人的觀(guān)點(diǎn)，DSL較適合于安全編碼器的雙備冗余線(xiàn)之一。作為伺服編碼器單獨用DSL的話(huà)，省線(xiàn)并不省錢(qián)，因為有兩端的芯片及開(kāi)發(fā)成本，及DSL長(cháng)期的現場(chǎng)服務(wù)成本。

82，EtherCat SL

這是EtherCat的單電纜技術(shù)。同樣有可能將來(lái)在安全編碼器的冗余線(xiàn)上出現，中國市場(chǎng)還沒(méi)有看到。

值編碼器信號有這么多種，但實(shí)際真正普及用的多的只有4-20mA、modbus RTU、CANopen、并行、RS485、SSI、PROFINET、PROFIBUS-DP、EtherCAT等等