絕對(duì)值編碼器在推焦車中的應(yīng)用

本文通過(guò)實(shí)際技術(shù)應(yīng)用，從裝置原理、選型、技術(shù)調(diào)試應(yīng)用等多方面論述了絕對(duì)值編碼器在焦?fàn)t推焦車推焦桿行程和速度控制中的應(yīng)用。首先，從技術(shù)和安全的角度解釋了工廠設(shè)計(jì)中考慮的各種因素，最后，通過(guò)比較增量編碼器和絕對(duì)值編碼器的原理和特性，確定了選擇絕對(duì)值編碼器的原因。隨后，通過(guò)作者的個(gè)人工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了一種特定的絕對(duì)值編碼器的應(yīng)用，包括硬件配置、軟件編寫(xiě)和使用注意事項(xiàng)。還解釋了使用的一些細(xì)節(jié)。對(duì)絕對(duì)值編碼器在焦?fàn)t推焦車中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的闡述。



7.63米焦?fàn)t是一種大型、自動(dòng)化程度高的現(xiàn)代化環(huán)保焦?fàn)t。移動(dòng)式焦?fàn)t機(jī)采用先進(jìn)技術(shù)，自動(dòng)化水平高，爐號(hào)自動(dòng)檢測(cè)，單點(diǎn)定位停車，定位精度+5mm。在7.63米焦?fàn)t的四輛大型車中，推焦機(jī)體積最大，控制最復(fù)雜，控制精度最高。其主要功能是通過(guò)推桿將成熟焦炭推出炭化室，并按照2-1中間工藝，用扁煤棒將裝入裝煤車的煤壓扁。完成這兩項(xiàng)任務(wù)的焦化棒和碳棒及其控制系統(tǒng)已成為焦化棒中最重要的兩個(gè)設(shè)備系統(tǒng)。它們的驅(qū)動(dòng)由變頻器牽引電機(jī)完成，行程的位置檢測(cè)和精度控制由編碼器水實(shí)現(xiàn)。本文簡(jiǎn)要討論了編碼器的器件選擇和實(shí)際技術(shù)應(yīng)用。

設(shè)備選擇

在工業(yè)控制的定位系統(tǒng)中使用接近開(kāi)關(guān)和光開(kāi)關(guān)已經(jīng)很成熟，并且在某些條件下易于操作。然而，控制焦炭推桿和煤杯并不是一個(gè)容易的位置控制，而且在整個(gè)行程中有更復(fù)雜的算法，根據(jù)駕駛要求有不同的速度。同時(shí)，高溫的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境使一般接近開(kāi)關(guān)安裝位置無(wú)法保證可靠使用，增加了系統(tǒng)硬件組成和布線的復(fù)雜性。日常維護(hù)工作也將增加，但可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。編碼器的特點(diǎn)是，除了定位之外，它還可以知道具體位置，轉(zhuǎn)換移動(dòng)速度，并與變頻器合作，非常方便地控制它。只需一個(gè)編碼器就可以同時(shí)解決多個(gè)控制位置，并且完全可以安裝在安全的地方。解決了接近開(kāi)關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝、易受應(yīng)力損壞、受安裝環(huán)境限制等問(wèn)題。它在日常維護(hù)、使用和降低運(yùn)營(yíng)成本方面具有優(yōu)勢(shì)。因此，在工程實(shí)踐中選擇編碼器作為位置檢測(cè)裝置。

為什么選擇絕對(duì)值編碼器而不是相對(duì)便宜的增量編碼器？這是由考慮到工藝和安全因素的絕對(duì)值編碼器和增量編碼器的操作特性決定的。增量編碼器（旋轉(zhuǎn)式）由一個(gè)中心軸刻有圓形和暗線的光電編碼器盤組成，通過(guò)光電發(fā)射和接收將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)輸出。計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行處理以獲得相應(yīng)的位置信息。其優(yōu)點(diǎn)是基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是無(wú)法輸出輪轂的絕對(duì)位置，并且在電源關(guān)閉后位置信息丟失。通常情況下，在停電前位置信息無(wú)法保持。絕對(duì)值編碼器與增量編碼器的不同之處在于，它們可以直接輸出數(shù)字量的編碼值。在圓形代碼盤上，有透明和不透明的扇區(qū)，它們形成了幾個(gè)同心的代碼通道。如果碼盤處于不同的位置，則產(chǎn)生相應(yīng)的電平信號(hào)以形成二進(jìn)制碼并輸出絕對(duì)位置信號(hào)。絕對(duì)值編碼器的特性是它不需要計(jì)數(shù)器，并且可以讀取（或轉(zhuǎn)換）軸上任何位置的絕對(duì)行程位置值。更重要的是，絕對(duì)值編碼器在電流斷開(kāi)后不會(huì)丟失其位置信息，并且可以在斷電前保持位置信息。

從技術(shù)和安全的角度來(lái)看，如果電源因任何原因突然中斷，增量編碼器的使用將不可避免地停止工作，并且在重新通電后，有必要校準(zhǔn)或分配相對(duì)計(jì)數(shù)零位置。在焦炭棒或扁煤棒的工作過(guò)程中，這是絕對(duì)不允許的，因?yàn)樵?000攝氏度左右的炭化室中，如果焦炭棒和扁煤棒由于故障而在炭化室中多停留一分鐘，這是非常危險(xiǎn)的。隨著時(shí)間的推移，由于壓焦棒和煤棒的高溫變形，可能會(huì)造成設(shè)備損壞，甚至更嚴(yán)重的事故。因此，有必要了解恢復(fù)供電后焦炭推桿和煤柱的實(shí)際位置，以便控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際位置進(jìn)行安全控制。當(dāng)然，通過(guò)程序控制和其他手段，可以保持當(dāng)前錯(cuò)誤的位置信息，或者在錯(cuò)誤的情況下使用替代值來(lái)進(jìn)行特殊處理和控制，但可靠性，尤其是安全性降低了。因此，選擇絕對(duì)值編碼器作為焦炭推桿和輸煤桿的位置信號(hào)檢測(cè)裝置。

技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

2.1在實(shí)踐中，由于設(shè)備的操作環(huán)境和室外灰塵含量高，在購(gòu)買編碼器時(shí)增加了一個(gè)IP65的外殼，以提高其保護(hù)性，確保其可靠使用，從而延長(zhǎng)了其使用壽命。在技術(shù)實(shí)踐中，編碼器DP作為PLC系統(tǒng)的變電站與PLC控制器通信。

實(shí)際過(guò)程是在西門子S7系統(tǒng)中安裝GSD文件并配置相應(yīng)的硬件（需要STEP7 V5.4及更高版本）。在硬件配置中，主要任務(wù)是配置DP地址、輸入/輸出通道地址和設(shè)備的一些必要參數(shù)。在此之前，編碼器地址dip開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)置為與配置中的DP地址相匹配。打開(kāi)編碼器的保護(hù)外殼和端蓋，并通過(guò)二進(jìn)制地址dip開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)整。

在完成推焦車現(xiàn)場(chǎng)安裝接線并成功進(jìn)行連接測(cè)試后，有必要對(duì)編碼器進(jìn)行初始化。根據(jù)編碼器初始化規(guī)則：在數(shù)據(jù)交換模式中，數(shù)據(jù)的最高位置被設(shè)置為0，然后數(shù)據(jù)的最高地位被設(shè)置為1，剩余的位被寫(xiě)入必須分配給編碼器的二進(jìn)制形狀值。這將初始化編碼器中的值。分配成功后，將數(shù)據(jù)的最高位更改回0。這里需要注意的一點(diǎn)是，在寫(xiě)入計(jì)數(shù)零點(diǎn)時(shí)，寫(xiě)入包括0在內(nèi)的任何值都是合理的。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，建議避免推焦器和碳棒來(lái)回移動(dòng)的機(jī)械位置起點(diǎn)的0值，最好輸入大于0的偏移。這可以避免在回退過(guò)程中由于機(jī)械慣性和其他原因?qū)е仑?fù)值超過(guò)零而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)處理困難。

為了確定調(diào)試期間代碼值與直線度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，必須確定校正計(jì)算系數(shù)。實(shí)際操作過(guò)程是將推焦機(jī)和推煤機(jī)在試驗(yàn)位置緩慢移動(dòng)一定距離，測(cè)量實(shí)際距離，然后與編碼器讀取的數(shù)字值進(jìn)行比較計(jì)算。經(jīng)過(guò)幾次測(cè)試和調(diào)整，誤差被消除，并進(jìn)行連續(xù)校正，最終獲得準(zhǔn)確的系數(shù)。通過(guò)這種方式調(diào)試后，編碼器的值依次對(duì)應(yīng)焦炭推桿和給煤桿的實(shí)際行程。以下程序是編碼器的編碼值通過(guò)轉(zhuǎn)換系數(shù)轉(zhuǎn)換為聚焦桿的直接行程的實(shí)際部分：

這里需要考慮的另一個(gè)問(wèn)題是，根據(jù)操作習(xí)慣和工藝要求，編碼器的值在向前移動(dòng)時(shí)增加，在向后移動(dòng)時(shí)減少。如果由于安裝或硬件配置原因，計(jì)數(shù)方向與實(shí)際值不匹配，可以更改配置中的設(shè)置，使計(jì)數(shù)方向與真實(shí)值匹配。

在技術(shù)應(yīng)用中，編碼器作為推焦車位置信號(hào)識(shí)別裝置參與控制，從而在不同的位置條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)不同速度的精確控制。在安全方面，還使用了一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的光電接近開(kāi)關(guān)作為邊界保護(hù)，安裝在焦炭滑桿和采煤桿的后部，不僅避免了高溫范圍，還避免了高速范圍。同時(shí)，在軟件中寫(xiě)入程序，在特殊情況下自動(dòng)和手動(dòng)操作編碼器，使其恢復(fù)到原始值，并采取其他措施確保設(shè)備的安全、可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。

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