高炉主卷扬料车编码器换型改造

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇高炉主卷扬料车编码器换型改造范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘 要】 本文主要分析了增量型编码器在高炉主卷扬料车控制系统中存在的问题与不足，并进行了绝对值型编码器的换型改造。改造后，主卷扬料车运行的可靠性和稳定性得到了本质性的提高。

【关键词】 高炉 主卷扬 编码器

主卷扬上料系统是高炉生产的重要环节，主卷扬料车停车位置的稳定性是主卷扬上料系统可靠运行的根本保证。主卷扬编码器是一种光电式旋转测量装置，用来检测主卷扬料车运行位置及运行速度的精密电子检测元件，将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）进入PLC系统，其运行性能的稳定性及精确性决定着整个主卷扬上料系统运行的可靠性及连续性。

1 存在的问题与分析

3#高炉主卷扬电控系统中所用的编码器原设计是增量型编码器，将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数。该编码器一般给出两种方波（它们的相位差是90度，通常称为通道A和通道B）和一个用于给出编码器轴的绝对零位的零通道（此信号也是一个方波，其相位与A通道在同一中心线上，宽度与A通道相同）。由于其光栅分度误差、光盘偏心、轴承偏心、电子读数装置引入的误差以及光学部分的不精确性等因素，导致存在零点累计误差、抗干扰能力较差、接收设备的停机需断电记忆、开机应找零或参考位等缺陷，造成主卷扬料车停车位置不稳定、不精确，影响料车运行的稳定性。

2 改造思路

编码器按信号原理来分，有增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在增量编码器的情况下，增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移。绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。具有抗干扰特性强、数据传输可靠性高等优点。

因此我们考虑将正在使用的增量型编码器改造为绝对型编码器，这样能精确、可靠地控制主卷扬料车的停车位置及实现各项保护功能。由于主卷扬卷筒在一个料车行程中要旋转十几圈，需选择多圈绝对值编码器。

3 可行性分析

（1）绝对型旋转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。绝对型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。因而它的抗干扰特性、数据传输的可靠性大大提高，能有效解决原主卷扬料车停车位置不稳定、不精确、保护功能不可靠等缺陷。

（2）绝对型编码器与原增量型编码器安装孔及安装孔直径完全相同、外型尺寸基本一致，只是连接轴直径较增量型编码器的直径稍细一点，这可以通过更换弹性连接器或另外加工连接接手来实现与主卷扬卷筒输出轴的可靠连接。

（3）绝对型编码器所需用的数据传输通讯电缆与原来所用的屏蔽电缆型号一致，无需再进行电缆敷设。

（4）更换PLC高速计数模块。 PLC主板的连接端口与原来增量型编码器的完全相同，可以直接进行插拔更换。

4 实施过程

（1）参照原运行程序提前设计、编制主卷扬料车运行控制程序，并对所编制程序进行逻辑检测，以排除语法及逻辑错误。

（2）将绝对型编码器PLC高速计数模块连接进试验专用的PLC系统（与现场主卷扬PLC系统完全相同）中，接入绝对型编码器，并进行PLC的相关配置。

（3）根据所更换的主卷扬卷筒直径计算出料车一个行程中卷筒所旋转的圈数，人为转动绝对型编码器来模拟主卷扬料车运行了一个行程，观察绝对型编码器所统计的码数（格雷码），如此多模拟几次取其平均值，计算出每个格雷码所对应的长度（厘米/码）。

（4）多次人为转动编码器模拟主卷扬料车运行全行程，观察料车停车时经过绝对型编码器所统计的格雷码数计算出的具体长度，看与料车行程是否相符。

（5）分别模拟绝对型编码器分别计数到减速、定点检查、到位、过卷等位置时各输出继电器所对应的输出端口的得电动作情况。

（6）将绝对型编码器PLC高速计数模块插入PLC系统中，并进行相关配置。

编码器有4条引线，其中2条是脉冲输出线（A1，B1），两根电源线，直接使用PLC的DC24V电源。A1、B1两相脉冲输出线直接与PLC的输入端（X1、X3）连接，旋转编码器还有一条屏蔽线，直接接地，提高抗干扰性。

（7）首先空车全程手动低速使料车运行，在线观测主卷扬料车控制程序的运行情况，必要时对控制参数及程序作适当地调整和修改。这个运行过程要进行多次，然后进行空车全程手动高速的料车运行。

（8）其次分别进行空车全程自动低速、高速的料车运行，进一步在线观察主卷扬料车控制程序的运行情况，必要时对控制参数及程序作适当地调整和修改。

（9）在多次观察手动带负荷料车运行中料车停车位置及各项保护功能都能可靠实现后，再先后分别进行带负荷全程自动低速、高速的料车运行，进一步在线观察主卷扬料车控制程序的运行情况。

5 实施效果

改造实施后，从现场实际运行情况看，能精确、可靠地控制主卷扬料车的停车位置及保证各项保护功能的可靠实现，使高炉上料主卷扬料车运行系统整体有了一个本质性的优化、提高。

参考文献：

[1]于润伟.EDA基础与应用.北京.机械工业出版社，2009.

[2]王显军.光电编码器的应用——分类源于角度测量基准[J].光机电信息，2010.

[3]潘明东.光电编码器输出脉冲的几种计数方法[J].电子工程师，2004.