利用編碼器實現(xiàn)高度糾偏在橋式起重機電控系統(tǒng)中的應用

利用編碼器實現(xiàn)高度糾偏在橋式起重機電控系統(tǒng)中的應用

Summary通過絕對值編碼器來實現(xiàn)兩臺起重機的兩個吊鉤抬吊時的高度同步。Keys：絕對值編碼器以太網(wǎng)通訊變頻器高度糾偏前言隨著大容量機組越來越多的建造，燃煤電廠1000MW級機組需要起吊的最大重量達到470t左右定子，水電機組需要起吊的最大重量達到近2400t的轉(zhuǎn)子，以及大型船廠和變壓器廠，需要2臺或多臺起重機的多個吊鉤抬吊才能完成吊裝作業(yè)，在抬吊同時需要保證吊鉤高度一致，以便吊物安全就位。本文將介紹如何使用絕對值編碼器在抬吊過程中處理兩臺橋式起重機鉤子的高度偏差。一系統(tǒng)簡介兩臺400/100/20t-39m橋式起重機，主要用于中船三井廠房總裝車間總裝后的設(shè)備發(fā)運吊裝。本橋機的電源由H型安全滑觸線提供，控制方式為PLC加變頻器控制，操作方式為司機室加遙控器，在主鉤卷筒后部設(shè)有與卷筒同步的絕對值編碼器，即卷筒轉(zhuǎn)一圈，編碼器也轉(zhuǎn)一圈。二絕對值編碼器簡介絕對編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對應每一碼道有一光敏元件;當碼盤處于不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應的電平信號，形成二進制數(shù)。這種編碼器的特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對于一個具有N位二進制分辨率的編碼器，其碼盤必須有N條碼道。絕對式編碼器是利用自然二進制或循環(huán)二進制(葛萊碼)方式進行光電轉(zhuǎn)換的。絕對式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤上透光、不透光的線條圖形，絕對編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤上的編碼，檢測絕對位置。它的特點是:1、可以直接讀出角度坐標的絕對值;2、沒有累積誤差;3、電源切除后位置信息不會丟失。本文中所使用的編碼器型號為倍加福VM58N-011AGR0BN-1213，圈數(shù)4096，單圈位數(shù)為8192.二控制網(wǎng)絡系統(tǒng)本橋機電控系統(tǒng)PLC通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線通訊協(xié)議和各變頻器、觸摸屏、遙控器、絕對值編碼器通訊，進行數(shù)據(jù)交換。在大梁電氣房內(nèi)設(shè)置一個主站PLC（6ES7315-2EH14-0AB0），以及1號從站主起升變頻器，3號從站遙控器，4號從站大車1號變頻器，5號從站大車2號變頻器，6號從站小車變頻器，7號從站2#副起升變頻器，8號從站1#副起升變頻器，在司機室設(shè)有10號從站PLC司機室分站和14號從站觸摸屏，在小車上設(shè)有11號從站PLC小車遠程分站和13號從站絕對值編碼器，兩臺橋機PLC通訊以太網(wǎng)進行通訊，北面橋機PLC的IP地址：192.168.0.10，南面橋機PLC的IP地址為：192.168.0.11。網(wǎng)絡控制拓撲圖三高度糾偏實施1.設(shè)置編碼器的方向和零位，規(guī)定鉤子向下運行為正方向（向下運動編碼器數(shù)字變大，反之減?。^子運行到上升限位為零位（編碼器的值為0），這樣可以保證編碼器的值在運行范圍為始終為正，這樣可以簡化程序的編寫，且本文中所有兩臺編碼器的值都先比較大小再做差值保證所有計算數(shù)據(jù)為正。2.將兩臺橋機主起升單獨控制調(diào)平，然后利用工業(yè)通訊電纜連接2個PLC之間的以太網(wǎng)通訊模塊并選擇并車專業(yè)模式，系統(tǒng)將自動交換2臺起重機之間所有數(shù)據(jù)，以此時的編碼器值為基準點，以北面的橋機為參考點（南面橋機的高度保持和北面橋機的高度一致，北面橋機速度保持不變）。3起吊過程中通過比較2臺起重機之間兩個吊鉤的高度差并實時調(diào)節(jié)對應變頻器的輸出使兩個吊鉤的高度能夠保持在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)方案：（1）當北面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值大于南面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值，且處于基準點下方時，如果此時鉤子處于下降狀態(tài)，則加快南面橋機吊鉤速度，如果此時鉤子處于上降狀態(tài)，則減慢南面橋機吊鉤速度。（見下圖第一種情況）

（2）當北面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值大于南面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值，且處于基準點上方時，如果此時鉤子處于下降狀態(tài)，則減慢南面橋機吊鉤速度，如果此時鉤子處于上升狀態(tài)，則加快南面橋機吊鉤速度。（見下圖第二種情況）（3）當北面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值小于南面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值，且處于基準點下方時，如果此時鉤子處于下降狀態(tài)，則減慢南面橋機吊鉤速度，如果此時鉤子處于上降狀態(tài)，則加快南面橋機吊鉤速度。（見下圖第三種情況）(4)當北面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值小于南面吊鉤編碼器的值與基準點的編碼器的差的差值，且處于基準點上方時，如果此時鉤子處于下降狀態(tài)，則加快南面橋機吊鉤速度，如果此時鉤子處于上降狀態(tài)，則減慢南面橋機吊鉤速度。（見下圖第四種情況）4當二個吊點相對高度差大于或等于1cm時（可調(diào)）,編碼器故障時，編碼器超出其本身的測量范圍時，PLC會作出故障響應,令二個變頻器全部停止工作,發(fā)出故障信號,等待人工處理。四結(jié)束語絕對值編碼器通過國際標準的PROFIBUS－DP現(xiàn)場總線通訊協(xié)議將高度信號采集到PLC，然后通過SIEMENS的S7-300系列的高速以太網(wǎng)口將兩臺橋機的相對高度差進行比較，經(jīng)過程序運算通過總線通訊方式以數(shù)據(jù)包的格式將控制命令、給定值、調(diào)節(jié)量等數(shù)據(jù)發(fā)送到變頻器，來調(diào)節(jié)高度差，可以做到無延時、零誤差、高精度對變頻器進行控制和給定以達到高度調(diào)節(jié)的目的?！綬eference】《SIMATICS7-300可編程控制器系統(tǒng)手冊》西門子公司《ACC800提升機應用程序7.1x固件手冊