在现场的工业控制中，经常要使用到编码器。它是一种能把距离（直线位移）和角度（角位移）转换成电信号并输出的传感器。编码器通常用于工业的运动控制中，用于测量并反馈被测物体的位置和状态，如机床、机器人、电机反馈系统以及测量和控制设备等。根据工作原理的不同，编码器可分为光电编码器（optical encoder）、磁性编码器（magnetic encoder）、电感式编码器（inductive encoder）和电容式编码（capacitive encoder）等等，由于精度要求高，目前使用最多的是光电编码器。
光电编码器（optical encoder）的组成包括：连接轴（Shaft），码盘（Code disk），光源（Light Source），输出电路（Output circuit）及外壳和连接法兰等，如下图：
连接轴与码盘相连，并与被测物体相连，随着被测物体（如电机）的转动，码盘也跟着转动，通过码盘的光会发生明暗相间的变化，接收端的光敏元件会检测到这种变化，并转化成电信号进行输出。
根据码盘结构的不同，编码器又可以分为增量型编码器和绝对值型编码器。
增量型编码器，英文名称“Incremental encoder”，它的码盘被分成大小相等的明暗相间的光栅，随着码盘的转动，接收端会检测到光的0和1的变化，并转换成电信号脉冲向外输出。通过对脉冲的计数，就能确定位移的大小，如下图：
为了区分正反转及检测零点，实际使用的码盘比上图要复杂些，通常包括三个部分：A相，B相和Z相，A相与B相相差1/4周期（相位差90度），可以用来区分正转还是反转；Z相为单圈脉冲，码盘转一圈产生一次，可以用作编码器的参考零位，如下图：
由于采用脉冲计数的方式，增量型编码器在测量前必须先寻找参考零位，因此它的测量结果是相对的。另外增量型编码器的数据断电后会丢失。为了克服增量型编码器的缺点，绝对式编码器便应运而生了
绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16 线……编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对值编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。
绝对式编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
由于对位置记录的要求不同，绝对式编码器又分为单圈绝对值编码器和多圈绝对值编码器。
旋转单圈绝对值编码器，以转动中测量光电码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对值编码器。如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对值编码器。
多圈绝对值编码器，编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。多圈绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出 。
1． 并行输出：
多圈绝对值编码器输出的是多位数码（格雷码或纯二进制码），并行输出就是在接口上有多点高低电平输出，以代表数码的1或0，对于位数不高的绝对编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单。但是并行输出有如下问题：
1）必须是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间里造成错码。
2）所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码而无法判断。
3）传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，最好有隔离。 4）对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同样，对于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率。
2． 串行SSI输出：
串行输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。 由于多圈绝对值编码器好的厂家都是在德国，所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的，如SSI同步串行输出。 SSI接口(RS422模式)，以两根数据线、两根时钟线连接，由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲，绝对的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。由接收设备发出时钟信号触发,编码器从高位(MSB)开始输出与时钟信号同步的串行信号。 串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了。 一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的。
3． 现场总线型输出
现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起，通过设定地址， 用通讯方式传输信号，信号的接收设备只需一个接口，就可以读多个编码器信号。总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口，传输距离远，在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本。
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