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

值編碼器具有天然的數(shù)字化，隨時可上傳，或者在線等待，隨時可調(diào)用值的位置傳感數(shù)據(jù)的特征，是IT與OT技術(shù)融合中數(shù)字上傳的一個典型標(biāo)本。

可是，值編碼器信號有多少種呢？

一：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，磁電編碼器磁場強(qiáng)度的變化、旋轉(zhuǎn)變壓器對勵磁高頻信號包絡(luò)線的強(qiáng)度變化等等，都是以正余弦的信號形式輸出，在一個周期內(nèi)的正交的sincos模擬信號提供一個較為粗略的值位置信息。

2， 線性4—20mA

以電流的模擬量大小對應(yīng)一個長度變化的線性關(guān)系，或者一個角度范圍的線性關(guān)系，注意不可360度循環(huán)測量，只可在測量范圍內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動測量。

例如4mA對應(yīng)0度，20mA對應(yīng)180度，測量范圍為0——180度的往復(fù)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)際使用沒有這么多圈數(shù)，Easypro智能軟件界面提供一個設(shè)置窗口，供用戶設(shè)定4mA對應(yīng)位置，20mA對應(yīng)位置。例如一個100圈的多圈測量范圍，可以設(shè)定4 mA對應(yīng)0，20mA對應(yīng)100圈。

4—20mA信號是標(biāo)準(zhǔn)的傳感器信號，各種PLC與儀器儀表都能找到這個輸入接口，同時現(xiàn)場維護(hù)也極為簡單，普通電工與萬用表即可完成現(xiàn)場信號檢查。Easypro軟件還可設(shè)置對應(yīng)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(nèi)應(yīng)用范圍較廣泛的多圈值編碼器。

二：并行信號

4， 并行信號*

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

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

5， 省線式并行。

省線式并行信號，是將并行信號根據(jù)高低位分成2組，每2個位數(shù)的信號共用一根信號線，并有一根高低位讀取選擇線，當(dāng)高位選擇允許時，線上傳輸?shù)氖歉呶唤M信號，當(dāng)?shù)臀贿x擇允許時，線上傳輸?shù)氖堑臀唤M信號。

并行傳輸是實(shí)時性的傳輸方式，但是對線上資源的占用浪費(fèi)很嚴(yán)重。

于是就有了串行信號傳輸。

三：串行信號

串行是在同一根（或一對）信號線上傳輸編碼器的多位信號，以時間的先后和約定，逐次在這對信號線上輸出各個位數(shù)值，稱為串行輸出方式。串行信號與并行相比，犧牲了傳輸實(shí)時性，所有的串行信號（包括后來的現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)）都有延時的問題。

串行時間每個bit的傳輸速率很有講究，頻率快了衰減會嚴(yán)重，傳輸距離有限，并容易被干擾或者前后數(shù)據(jù)追尾沖突；慢了穩(wěn)定性好，當(dāng)然也就會明顯延時。串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南群笤趺醇s定，是在同一對信號線上的各個位數(shù)，怎么保證不會認(rèn)錯位數(shù)，前后數(shù)據(jù)傳輸會不會撞車沖突？錯誤如何校驗(yàn)檢出？于是，串行開始就有了很多種接口類型。

串行時代的大超市開張了，大生意來了。

并由此牽出了現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、TSN的一大片好買賣來。

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

6，SSI*

SSI稱為同步串行界面，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，所謂的同步是由時鐘信號觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，每一個時鐘脈沖對應(yīng)一位數(shù)據(jù)，在接收單元以時鐘同步來識別數(shù)據(jù)位解碼。

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SSI是有一對RS422通訊芯片組成，在接收端發(fā)送時鐘，時鐘頻率為100KHz到2MHz，從時鐘脈沖開始到結(jié)束，數(shù)據(jù)由高位（MSB）到低位（LSB）按時鐘脈寬同步節(jié)奏傳輸。如上圖。SSI同步串行信號線是時鐘兩根線，數(shù)據(jù)兩根線，電源兩根線，總共6根線。

SSI信號的值編碼器是早進(jìn)入中國市場的串行信號編碼器，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(yīng)用的典型案例。其后1999年在廣東飛來峽水利樞紐、2001年三峽水利樞紐、以及2000年前后的寶鋼濟(jì)鋼等鋼鐵廠自動化改造項(xiàng)目的大量成功應(yīng)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(guī)模的應(yīng)用。

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

7，SPI

SPI是5線制的“同步串行信號"，其由觸發(fā)信號、時鐘信號、數(shù)據(jù)信號3根線傳輸，為TTL單邊物理對電源0V，加上電源兩根線，是5線制的。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。但有芯片廠商為推廣也把SPI信號叫成了“SSI"，以至于誤導(dǎo)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)時性要快，為此，有的編碼器在輸出SSI信號的同時，還附加了增量的sincos信號，以供接收單元快速接收并細(xì)分。這類信號主要用于伺服電機(jī)。

SSI串行信號的優(yōu)點(diǎn)是簡單開放低成本，但是缺點(diǎn)也是比較明顯的——同步時差會隨著時鐘頻率、電纜長度、信號衰減與被干擾而受到影響，一旦同步錯位，將會有后面一串的數(shù)據(jù)都錯開一位而發(fā)生解碼后數(shù)據(jù)的跳變。如何控制或者檢出這種同步錯位的發(fā)生，是各家編碼器廠家和SSI接收器廠家的看家本領(lǐng)，并沒有完整的公開。

為此有了SSI的改進(jìn)版，Endat和Biss

9，Endat2.1

EnDat2.1是著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(yàn)，防止數(shù)據(jù)錯位出錯。

b,時鐘信號增加了指令組，當(dāng)通電時首先傳輸?shù)氖侵噶罱M，編碼器根據(jù)指令選擇是輸出數(shù)據(jù)，還是寫入電子標(biāo)簽和電機(jī)參數(shù)（偏置旋轉(zhuǎn)的零點(diǎn)位置）。在確認(rèn)功能后再開始時鐘信號，觸發(fā)數(shù)據(jù)Date傳輸數(shù)據(jù)。

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入電子標(biāo)簽并保存設(shè)置參數(shù)與偏置零點(diǎn)。

d,開機(jī)通電后，會有一個時鐘對位信號，檢測計算這時編碼器通過傳輸線到接收單元在當(dāng)前頻率下的延時，便于接收單元做同步時差補(bǔ)償?；蛟S這是早出現(xiàn)的“TSN" (時間敏感信號)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(xì)分直接在編碼器內(nèi)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(shù)據(jù)，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。

11，Biss-B，Biss-C

幾乎在海德漢Endat的同時，另有一些編碼器廠家結(jié)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(xiàng)串行技術(shù)（這一部分知識產(chǎn)權(quán)隨著ＳＩＣＫ公司的收購而繼承），它是Ｅｎｄａｔ２．１同時代的技術(shù)，只是更狠心一點(diǎn)把時鐘線都拿掉了，只剩下ＲＳ４８５與SINCOS。在通電時讀?。遥樱矗福担p向，也可向編碼器寫入），在編碼器旋轉(zhuǎn)后使用ｓｉｎｃｏｓ信號細(xì)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(xì)分工作。

四：現(xiàn)場總線（RS485）信號

13，HART

ＨＡＲＴ是傳感器信號從模擬量向數(shù)字量的過渡技術(shù)。由于儀器儀表傳感器大量是４――２０ｍＡ信號，２５年前當(dāng)數(shù)字化時代來了之后，需要既能兼顧傳統(tǒng)的模擬量又能傳輸數(shù)字量的一種新技術(shù)，于是ＨＡＲＴ應(yīng)運(yùn)而生。ＨＡＲＴ這個詞很生動——心跳。意味著信號電纜上即可以傳輸血流（電流）又可以傳輸心跳（數(shù)字載波），ＨＡＲＴ是把數(shù)字信號通過編碼載波技術(shù)疊加在電流信號上，在接收端在通過拆包解碼，將數(shù)字信號分離出來。如果ＨＡＲＴ信號不做分離，同樣可以當(dāng)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。

14，ASI

如果說HART是模擬量傳感器向數(shù)字量的過渡，那么ASI是接近開關(guān)光電開關(guān)類傳感器向數(shù)字串行的過渡，對于ASI編碼器而言，是串行信號加上地址，可以和接近開關(guān)光電開關(guān)跑一條ASI線。例如一個１３位的值編碼器就相當(dāng)于１３個ＡＳＩ光電開關(guān)。

15，RS232

隨著早期的ＰＣ機(jī)進(jìn)入工業(yè)自動化控制，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(guī)約

但是在工業(yè)上ＲＳ２３２信號的傳輸特性不如ＲＳ４８５信號，RS485只是物理接線方式，其中的通訊規(guī)約各家都有自己的主張，在沒有形成標(biāo)準(zhǔn)前稱為自由規(guī)約。在獲得廣泛使用并大眾認(rèn)可后可形成標(biāo)準(zhǔn)。于是大量的基于ＲＳ４８５物理基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。

通訊傳輸評判標(biāo)準(zhǔn)的不是bps速率，而是以下三個評判標(biāo)準(zhǔn)：

準(zhǔn)確率與容錯性、發(fā)送數(shù)據(jù)量、準(zhǔn)確信息傳輸時間。

傳輸?shù)闹饕獛追N結(jié)構(gòu):

開放系統(tǒng)互連OSI參考模型七層次：

異步與同步：

主站線上時間與從站線上時間的分時段，異步(半雙工) 。

主站與從站的同步性（準(zhǔn)同步）占線，或從站與從站的同步性（準(zhǔn)同步性占線）

例如SSI是時鐘（主站發(fā)送）與數(shù)據(jù)（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(shù)據(jù)的分開時間的異步在線。

串行處理與并行處理：

一個事做完了再做下一個事，串行。

同時做幾件事，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(jī)器人從串行運(yùn)算到并行運(yùn)算，發(fā)展了很多年，現(xiàn)在機(jī)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，錯誤就必然會發(fā)生。線上必須要有檢查錯誤并糾正、處理。

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

沖突與仲裁：

兩組或兩組以上數(shù)據(jù)占線前后時間發(fā)生沖突，同時搶占了在線時間。由仲裁機(jī)制判斷哪一個先發(fā)送，哪幾個退后發(fā)送。哪些節(jié)點(diǎn)關(guān)閉，哪些錯誤報警停線。

沖突對于一個個從站是或然事件，但對于一個總線是必然事件。仲裁機(jī)制快慢與數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)的取舍判斷是判斷總線實(shí)用性的另一個重要因素。

17，Modbus RTU編碼器

Modbus通信協(xié)議由Modicon公司（Modicon為PLC發(fā)明者，現(xiàn)為施耐德公司并購，大公司出場了）于1979年發(fā)明的。由于其免費(fèi)公開發(fā)行發(fā)展了近四十年，是目前成本低的總線標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用極其廣泛，從而使得Modbus協(xié)議在得到了廣泛的應(yīng)用。中國也已將modbus通訊協(xié)議制定了國標(biāo)。

Modbus通信協(xié)議具有多個變種，其中著名的是Modbus RTU,Modbus ASCII和Modbus TCP三種。在工業(yè)現(xiàn)場一般都是采用Modbus RTU協(xié)議。在中國的工業(yè)自動化領(lǐng)域，已有大量經(jīng)濟(jì)型PLC幾乎都有RS485的通訊接口，并內(nèi)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?yàn)槭侵鲝漠惒侥Ｊ剑沂?979年那么老的技術(shù)，modbus突出的缺點(diǎn)就是慢。

在中國市場,由于經(jīng)濟(jì)型PLC都已經(jīng)有RS485通訊口，并大部分內(nèi)置了modbus RTU協(xié)議，因此，在不涉及運(yùn)動控制高速要求的場合下，用modbusRTU值編碼器很受歡迎，體現(xiàn)了modbus強(qiáng)大的生命力。例如西門子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(yīng)用。

18，Canbus

CAN協(xié)議（Conroller AreaNetwork Protocol）為Robert Bosch公司開發(fā)（1982年），初應(yīng)用于汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的通訊。CANBUS的思維是認(rèn)可了網(wǎng)絡(luò)上干擾、延時和沖突是必然存在，網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)平等競爭，通過網(wǎng)絡(luò)仲裁機(jī)制優(yōu)化，無所謂主從。CAN通訊具有嚴(yán)格的錯誤檢測機(jī)制、高傳輸速率，兼低成本、易于實(shí)施，特別適合節(jié)點(diǎn)之間關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)男⌒颓度胧骄W(wǎng)絡(luò)通訊； CAN總線上基于CanH和CanL的邏輯電平，幀數(shù)據(jù)在總線上傳送時，其它的CAN控制器是通過驗(yàn)收濾波來決定總線上的數(shù)據(jù)幀的ID是否和本節(jié)點(diǎn)相吻合，如果與本節(jié)點(diǎn)吻合，那么總線上的數(shù)據(jù)就被存入總線控制器的相應(yīng)寄存器里，否則就拋棄該數(shù)據(jù)，從而也能夠減輕總線控制器的工作量。換句話說，總線上Canbus就相當(dāng)于一種廣播式的方式發(fā)送，一個發(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(shè)置的bps較低，容錯性高，Canbus的數(shù)據(jù)傳輸可靠性也很高。

19，Canopen、DeviceNet、Can2.0

Canbus根據(jù)行業(yè)應(yīng)用的不同，繼續(xù)發(fā)展出Can2.0、Canopen、DeviceNet等多種更高層定義的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

Canopen為CiA協(xié)會組織制定的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，選用Canopen編碼器需要確認(rèn)其CiA會員身份。（我們是CiA在中國的*家編碼器會員)。Canopen編碼器主要用于運(yùn)動控制場合，不過歐洲一些公司卻又把CANopen運(yùn)用于醫(yī)療設(shè)備，工程車輛、航海等其它領(lǐng)域。

DeviceNet是專門針對中大型工業(yè)自動化及過程自動化系統(tǒng)而開發(fā)。

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

Canopen編碼器也用于伺服運(yùn)動控制，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是過程現(xiàn)場總線（Process Field Bus ）的縮寫，于1989年正式成為現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)。由以 西門子 公司為主的十多家工業(yè)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合推出，西門子作為自動化行業(yè)老大的工業(yè)現(xiàn)場總線終于出場，起的名字也很專業(yè)（Professional Bus）,根據(jù)各種應(yīng)用要專業(yè)分工，因此它分了三個兼容部分，即PROFIBUS－DP，PROFIBUS－PA．PROFIBUS-FMS 。其中PROFIBUS－DP應(yīng)用于現(xiàn)場級，編碼器屬于在這一級。每一個Profibus-DP值編碼器都要有個“GSD"文件，用來描述Profibus-DP設(shè)備的特性參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化的GSD數(shù)據(jù)將通信擴(kuò)大到操作人員控制一級，使用基于GSD的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在一個總線系統(tǒng)中。

Profibus-DP值編碼器很早就進(jìn)入了中國市場，1999年我在上海APEC會場外的外灘吳淞路水閘自控項(xiàng)目中，需要在系統(tǒng)中接入值編碼器，當(dāng)時在現(xiàn)場已經(jīng)選定的三菱PLC上發(fā)現(xiàn)有profibus-DP接口，于是*選用了Profibus－DP值多圈編碼器，做17個閘門的聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動自動化控制。同年在廣東水利樞紐飛來峽船閘項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)了上下閘首100多米距離（布線電纜400多米）的8個值編碼器的聯(lián)網(wǎng)與同步控制，也是用Profibus-DP與西門子s7-400相聯(lián)，該項(xiàng)目為三峽船閘的前期實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對后來三峽的設(shè)計定下了編碼器選型基調(diào)。（后三峽項(xiàng)目設(shè)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，profibus-DP 值編碼器被選用到港口機(jī)械（ZPMC）、鋼鐵廠（寶鋼）、起重項(xiàng)目及三峽飛來峽千島湖富春江等水閘自動化控制的應(yīng)用。“Professional Bus"對于現(xiàn)場電氣EMC和現(xiàn)場工程師也有很高的Professional（專業(yè)）要求，否則就會玩不轉(zhuǎn)。

Profibus-DP值編碼器需要有加入PI協(xié)會（需每年繳納會費(fèi)），獲得授權(quán)的ID號，并有注冊商標(biāo)LOGO的GSD文件。編碼器產(chǎn)品的通訊部分需經(jīng)過的profibus實(shí)驗(yàn)室測試認(rèn)證（收費(fèi)）。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(qiáng)更久。

21，CC-link

CC-link的總線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家出現(xiàn)在中國市場，CC-link的值編碼器目前還沒有在中國市場看到。

22，RS485主動廣播式

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

五：以太網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)大時代，以太網(wǎng)粉墨登場。

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

以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的較廣泛的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)絡(luò)使用CSMA/CD（載波多路訪問及沖突檢測）技術(shù)，目前通常使用雙絞線（UTP線纜）進(jìn)行組網(wǎng)。包括標(biāo)準(zhǔn)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“載波多路訪問及沖突技術(shù)"？說白了就是同一個網(wǎng)絡(luò)上有那么多節(jié)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(dāng)成了家常便飯，快速中數(shù)據(jù)出錯與各節(jié)點(diǎn)沖突的矛盾必然發(fā)生。以太網(wǎng)認(rèn)可了這種混亂與沖突是必然會有的，以快速又高容錯性的設(shè)計，所有設(shè)備都掛在一個通訊電纜上（雙絞線或同軸），在搶話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(quán)的設(shè)備獲得發(fā)言在線上廣播，所有其它設(shè)備都可以，但是只有尋址對頭的那個設(shè)備下載信息。這種傳輸相當(dāng)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(shè)備處于同步發(fā)信的預(yù)備狀態(tài)和同步接收狀態(tài)，是全雙工的。傳輸時點(diǎn)對點(diǎn)的時間上處于低延時。同時，隨著微電子技術(shù)芯片的高速發(fā)展，以太網(wǎng)芯片計算處理已實(shí)現(xiàn)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)的另一個優(yōu)點(diǎn)，是數(shù)據(jù)可靠安全性。由于同時要處理網(wǎng)絡(luò)上大量節(jié)點(diǎn)的信息的技術(shù)發(fā)展的要求，以太網(wǎng)通訊機(jī)制從設(shè)計就對于數(shù)據(jù)的檢錯、高容錯性和仲裁優(yōu)化，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃员瓤偩€時代高。

以太網(wǎng)再一個優(yōu)點(diǎn)是廣泛性使用的低成本。互聯(lián)網(wǎng)的大量應(yīng)用使得硬件成本的大幅度下降，隨著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(dá)到民用接受的價格。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)，又反過來促進(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。如果沒有互聯(lián)網(wǎng)低成本互聯(lián)共享精神，就難獲底層數(shù)據(jù)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(xiàn)場總線的以太網(wǎng)升級版，不可能成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

51，Modbus TCP

ModbusTCP是modbus RTU總線改動幾個字節(jié)（加入TCP/IP），而直接運(yùn)用到了以太網(wǎng)技術(shù)。與modbus總線一樣，同樣是免費(fèi)開放的成熟低成本的以太網(wǎng)。

ModbusTCP值編碼器的應(yīng)用目標(biāo)是遠(yuǎn)距離低成本的信息傳輸。尤其是可以直接實(shí)現(xiàn)光纖遠(yuǎn)距離通訊，又可避免了遠(yuǎn)程傳輸難以實(shí)現(xiàn)等電位的現(xiàn)場傳輸抗干擾問題。目前有以太網(wǎng)接口的PLC都可以連接modbus TCP編碼器，例如西門子S7-1200和1500的以太網(wǎng)接口，都有內(nèi)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很少見。

53，Powerlink

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

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

54，EtherCat

EtherCat（以太網(wǎng)控制自動化技術(shù)）是一個用以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸方式比Canopen更進(jìn)一步為高速服務(wù)。有一個或多個主站和多個從站構(gòu)成總線結(jié)構(gòu)（EtherCAT 系統(tǒng)多可容納65535個設(shè)備）。主站具有強(qiáng)大的并行運(yùn)算與數(shù)據(jù)存儲能力，可以將大量的運(yùn)算與數(shù)據(jù)存儲放在主站，減輕從站負(fù)擔(dān)。

EtherCAT突破了其它以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送收取的方式，不必再像從前那樣在每個連接點(diǎn)接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，然后進(jìn)行解碼并復(fù)制為過程數(shù)據(jù)。當(dāng)幀通過每一個設(shè)備（包括底層端子設(shè)備）時，EtherCAT從站控制器讀取對于該設(shè)備十分重要的數(shù)據(jù)。同樣，輸入數(shù)據(jù)可以在報文通過時插入至報文中。在幀被傳遞 （僅被延遲幾位）過去的時候，從站會識別出相關(guān)命令，并進(jìn)行處理。此過程是在從站控制器中通過硬件實(shí)現(xiàn)的，因此與協(xié)議堆棧軟件的實(shí)時運(yùn)行系統(tǒng)或處理器性能無關(guān)。網(wǎng)段中的后一個EtherCAT從站將經(jīng)過充分處理的報文返回，這樣該報文就作為一個響應(yīng)報文由*個從站返回到主站。

EtherCat分布時鐘的精確校準(zhǔn)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(shù)據(jù)交換*基于純粹的硬件設(shè)備。由于通訊利用了邏輯環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和全雙工快速以太網(wǎng)而又有實(shí)際環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，“主站時鐘"可以簡單而精確地確定對每個“從站時鐘"的運(yùn)行補(bǔ)償，分布時鐘基于該值進(jìn)行調(diào)整，這意味著它可以在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)提供信號抖動小于1微秒的、非常精確的時鐘基。高性能分布時鐘不僅用于同步，而且也可以提供多從站數(shù)據(jù)采集時本地時間的精確信息，被測量值可被分配以非常精確的時間戳。

——基于以太網(wǎng)的主從結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，強(qiáng)大的主站硬件支持，優(yōu)選數(shù)據(jù)全雙工高速傳遞，分布時鐘精確校準(zhǔn)。其特點(diǎn)適合用于運(yùn)動控制，尤其是多軸同步控制。

   EtherCat值編碼器需加入ETG協(xié)會組織（免費(fèi)），編碼器需經(jīng)過EtherCat實(shí)驗(yàn)室通訊測試認(rèn)證。EtherCat值多圈編碼器較適合用于多軸同步的輔助編碼器，提供精確的值時間同步與值位置同步，例如伺服電機(jī)與變頻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的混合系統(tǒng)的多軸同步控制。國內(nèi)已有多家EtherCat總線型運(yùn)動控制器，近的兩年普及很快。

55，Profinet( RT,IRT)

西門子及PI協(xié)會下的以太網(wǎng)協(xié)議。有RT和IRT之分，實(shí)時性要求高的需要用IRT，在德國工業(yè)4.0下如雷貫耳。西門子請了很多專家，要介紹這個還輪不到我。有西門子請的“磚家"給了我一個標(biāo)簽，我就是個賣編碼器的。我從1998年開始賣編碼器給無數(shù)個西門子用戶，也為其他PLC用戶服務(wù)，賣了二十年編碼器了。我們的Profinet機(jī)械多圈值編碼器已經(jīng)拿到（西門子）的第三方實(shí)驗(yàn)室檢測通過認(rèn)證證書。

需要提醒的是，現(xiàn)在中國市場發(fā)現(xiàn)有較多的Profinet編碼器是用韋根計數(shù)的電子多圈偽值的，成本與機(jī)械式真值多圈編碼器比要低很多。用戶采購時要問清楚，韋根計數(shù)的電子多圈編碼器不是值的編碼器。也許是目前來說加上profinet接口成本太高了，成本壓力太大，有些廠家以電子多圈profinet的較低成本進(jìn)入了中國市場。。

ProfiNet值編碼器可以連接西門子S7-1200和S7-1500。可以做自動化控制和多軸聯(lián)動同步控制。已有很多案例。

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

以下省略N種以太網(wǎng)。

六：無線通訊編碼器

60，藍(lán)牙、zigBEE、RFID數(shù)傳。無線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(zhuǎn)云臺、導(dǎo)軌車上用的編碼器。在工業(yè)領(lǐng)域無線通訊編碼器運(yùn)用很少。目前常用的是一組modbus RTU編碼器通過RS485轉(zhuǎn)無線數(shù)傳電臺的方式實(shí)現(xiàn)無線通訊。

七：CAM

71，電子凸輪開關(guān)

值編碼器內(nèi)置計算芯片及可編程界面，可編程預(yù)設(shè)位置輸出開關(guān)，以替換或模擬現(xiàn)場接近開關(guān)組或凸輪開關(guān)，也稱為智能I/O值編碼器。

八：單電纜

單電纜是將數(shù)字信號載波在編碼器的供電電源線纜上，僅僅只有電源線的“單電纜"。

81，DSL

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

FFAB分析：編碼器DSL技術(shù)的省線可以將伺服電機(jī)混亂的各種電源、信號線整合到少，現(xiàn)場好看。同時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接出兩組線纜，一組為用戶現(xiàn)有的總線信號技術(shù)，另一組冗余的線纜可以由DSL承擔(dān)。

就本人的觀點(diǎn)，DSL較適合于安全編碼器的雙備冗余線之一。作為伺服編碼器單獨(dú)用DSL的話，省線并不省錢，因?yàn)橛袃啥说男酒伴_發(fā)成本，及DSL長期的現(xiàn)場服務(wù)成本。

82，EtherCat SL

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

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