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技術頻道

絕對型編碼器在高爐爐頂系統中的應用

編碼器常被應用于測量長度,位置,速度或角度等。按照信號原理,有增量型和絕對型兩類編碼器。以絕對型編碼器為例,這種編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16 線。。。。。。編排,這樣,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。

本教程將分兩部分來講解編碼器在爐頂系統中的應用:
第一部分為:編碼器在爐頂系統中的安裝位置及功能。
第二部分為:介紹幾種常見的編碼器參數、接線方式及編程設計思想。

一、 編碼器應用概述

在中型、大型高爐的爐頂控制系統中,為提高布料準確度、精確控制料流速度,實時探測高爐料面,需要獲得某些關鍵設備的正確位置。這些位置(或角度)通過與機械轉軸連接的編碼器來讀取。如下圖所示:


圖1 爐頂系統中編碼器應用示意圖

這些關鍵設備的控制情況如下:
Ø下料閘 通過下料閘的開度(γ角)大小來控制下料速度。
Ø溜槽 通過溜槽實現環形布料。其中,包括有控制傾動的上傾、下傾角度(α角)和控制溜槽旋轉角度(β角, 0~360o)
Ø 探尺 通過探尺來探測高爐料面深度。

二、三種常見編碼器的型號特點

1、FRABA絕對式多圈并行編碼器的主要參數如下:


表1 編碼器(FRABA)主要參數

2、Eltra多轉絕對型并行編碼器的主要參數如下


表2 編碼器(Eltra)主要參數

3、TURCK絕對型單轉軸型編碼器的主要參數如下:


表3 編碼器(Turck)主要參數

三、三種編碼器的接線方式

1、FRABA編碼器是數字量的,它連接到PLC的數字量模塊,編碼器出來的1顆線對應模塊的1位。一共連接了23顆線,其中,2顆電源線,21顆信號線。21顆信號線中,每轉的分辨率為8192=213,用到13顆線;最大轉數為256=28,用到8顆線。具體接線方式如下:


表4 編碼器(FRABA)接線

2、Eltra編碼器也是數字量的。一共連接了16顆線,其中,2顆電源線,14顆信號線。14顆信號線中,每轉的分辨率為1024=210,用到10顆線;最大轉數為16=24,用到4顆線。具體接線方式如下:


表5 編碼器(Eltra)接線

3、Turck編碼器是模擬量的。它連接到PLC的模擬量模塊。編碼器旋轉時,輸出4~20mA的電流信號。具體接線方式如下:


表6 料流、傾動、回轉編碼器(Turck)接線

這其中,I+為電流環路的輸入;I-為電流環路的輸出;ST為SET輸入,用于復位編碼器,設定為4mA;VR即Up/down輸入,當該值為0時,軸順時針旋轉時,輸出漸增的電流值,逆時針時,輸出漸減的電流值;該值為1時,則相反。連帶模件的接線圖如下:


圖2 編碼器(Turck)模件接線圖

四、程序實現

1.編碼器(FRABA)的程序實現
 將編碼器的21位二進制值讀出來。這里,我們用一個32位的DWORD型變量MD0來存放讀出的編碼器數值,如圖所示:


圖3編碼器(FRABA)數值對應圖

計算出編碼器旋轉一圈,對應的探尺實際距離,這里假設實際距離為L0,則探尺的探測距離 L=MD0/8192 * L0

2.編碼器(Eltra)的程序實現

其編程設計思想與東探尺基本類似。唯一不同的是,西探尺的編碼是格雷碼,而非二進制碼,編程時,要先將格雷碼轉換成為二進制碼,其轉換方法為:保留格雷碼的最高位作為二進制碼的最高位,而次高位二進制碼為高位二進制碼與次高位格雷碼相異或,而二進制碼的其余各位與次高位二進制碼的求法相類似。

這樣讀取14為格雷碼編碼的編碼器數值的方法如圖所示,這里用MW4來存放讀取的編碼器數值:


圖4 編碼器(Eltra)數值對應圖

3.編碼器(Turck)的程序實現

這種編碼器是模擬量信號。進入PLC后,4~20mA電流信號轉換為0~27648.這里,以回轉為例,假設,在回轉角度為00時,對應的模入值為PIWmin;回轉角度為3600時,對應的模入值為PIWmax;那么,當回轉轉到某角度β時,對應的模入值為PIW,下列等式是成立的:

β/360 = (PIW- PIWmin)/ (PIWmax - PIWmin)
即:β= (PIW- PIWmin)/ (PIWmax - PIWmin) * 360

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