絕對值編碼器在推焦車中的應(yīng)用

本文通過實際技術(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)計中考慮的各種因素，最后，通過比較增量編碼器和絕對值編碼器的原理和特性，確定了選擇絕對值編碼器的原因。隨后，通過作者的個人工程實例，詳細(xì)介紹了一種特定的絕對值編碼器的應(yīng)用，包括硬件配置、軟件編寫和使用注意事項。還解釋了使用的一些細(xì)節(jié)。對絕對值編碼器在焦?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、自動化程度高的現(xiàn)代化環(huán)保焦?fàn)t。移動式焦?fàn)t機(jī)采用先進(jìn)技術(shù)，自動化水平高，爐號自動檢測，單點定位停車，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設(shè)備系統(tǒng)。它們的驅(qū)動由變頻器牽引電機(jī)完成，行程的位置檢測和精度控制由編碼器水實現(xiàn)。本文簡要討論了編碼器的器件選擇和實際技術(shù)應(yīng)用。

設(shè)備選擇

在工業(yè)控制的定位系統(tǒng)中使用接近開關(guān)和光開關(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容易的位置控制，而且在整個行程中有更復(fù)雜的算法，根據(jù)駕駛要求有不同的速度。同時，高溫的現(xiàn)場環(huán)境使一般接近開關(guān)安裝位置無法保證可靠使用，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。編碼器的特點是，除了定位之外，它還可以知道具體位置，轉(zhuǎn)換移動速度，并與變頻器合作，非常方便地控制它。只需一個編碼器就可以同時解決多個控制位置，并且完全可以安裝在安全的地方。解決了接近開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場安裝、易受應(yīng)力損壞、受安裝環(huán)境限制等問題。它在日常維護(hù)、使用和降低運營成本方面具有優(yōu)勢。因此，在工程實踐中選擇編碼器作為位置檢測裝置。

為什么選擇絕對值編碼器而不是相對便宜的增量編碼器？這是由考慮到工藝和安全因素的絕對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）由一個中心軸刻有圓形和暗線的光電編碼器盤組成，通過光電發(fā)射和接收將其轉(zhuǎn)換為電脈沖信號輸出。計數(shù)器對脈沖信號進(jìn)行處理以獲得相應(yīng)的位置信息。其優(yōu)點是基本結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。缺點是無法輸出輪轂的絕對位置，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法保持。絕對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)的電平信號以形成二進(jìn)制碼并輸出絕對位置信號。絕對值編碼器的特性是它不需要計數(shù)器，并且可以讀取（或轉(zhuǎn)換）軸上任何位置的絕對行程位置值。更重要的是，絕對值編碼器在電流斷開后不會丟失其位置信息，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)或分配相對計數(shù)零位置。在焦炭棒或扁煤棒的工作過程中，這是絕對不允許的，因為在1000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，這是非常危險的。隨著時間的推移，由于壓焦棒和煤棒的高溫變形，可能會造成設(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際位置，以便控制系統(tǒng)能夠根據(jù)實際位置進(jìn)行安全控制。當(dāng)然，通過程序控制和其他手段，可以保持當(dāng)前錯誤的位置信息，或者在錯誤的情況下使用替代值來進(jìn)行特殊處理和控制，但可靠性，尤其是安全性降低了。因此，選擇絕對值編碼器作為焦炭推桿和輸煤桿的位置信號檢測裝置。

技術(shù)實際應(yīng)用

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

實際過程是在西門子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開關(guān)應(yīng)設(shè)置為與配置中的DP地址相匹配。打開編碼器的保護(hù)外殼和端蓋，并通過二進(jìn)制地址dip開關(guān)進(jìn)行調(diào)整。

在完成推焦車現(xiàn)場安裝接線并成功進(jìn)行連接測試后，有必要對編碼器進(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是，在寫入計數(shù)零點時，寫入包括0在內(nèi)的任何值都是合理的。然而，在實際應(yīng)用中，建議避免推焦器和碳棒來回移動的機(jī)械位置起點的0值，最好輸入大于0的偏移。這可以避免在回退過程中由于機(jī)械慣性和其他原因?qū)е仑?fù)值超過零而導(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，必須確定校正計算系數(shù)。實際操作過程是將推焦機(jī)和推煤機(jī)在試驗位置緩慢移動一定距離，測量實際距離，然后與編碼器讀取的數(shù)字值進(jìn)行比較計算。經(jīng)過幾次測試和調(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)。通過這種方式調(diào)試后，編碼器的值依次對應(yīng)焦炭推桿和給煤桿的實際行程。以下程序是編碼器的編碼值通過轉(zhuǎn)換系數(shù)轉(zhuǎn)換為聚焦桿的直接行程的實際部分：

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

在技術(shù)應(yīng)用中，編碼器作為推焦車位置信號識別裝置參與控制，從而在不同的位置條件下實現(xiàn)對不同速度的精確控制。在安全方面，還使用了一個相對簡單、經(jīng)濟(jì)的光電接近開關(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，在軟件中寫入程序，在特殊情況下自動和手動操作編碼器，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)定運行。

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