歐姆龍編碼器在鼓風(fēng)爐加料系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1引言

　　韶關(guān)冶煉廠密閉鼓風(fēng)爐加料系統(tǒng)主要完成備料倉的給料、稱量、運(yùn)輸，直至將物料加入鼓風(fēng)爐內(nèi)這一過程的自動化控制，主要包括排料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)運(yùn)車系統(tǒng)、吊車系統(tǒng)、鼓風(fēng)爐料鐘系統(tǒng)、鼓風(fēng)爐探料桿系統(tǒng)、冷焦加料系統(tǒng)。轉(zhuǎn)運(yùn)車運(yùn)行于提升塔與排料區(qū)之間，將備料倉中的物料運(yùn)至提升塔下，轉(zhuǎn)運(yùn)車在排料區(qū)的停車點(diǎn)有9個(gè)，在提升塔下有兩停車點(diǎn)。轉(zhuǎn)運(yùn)車的運(yùn)行有正向快速、正向慢速、反向快速、反向慢速，其中停車點(diǎn)的運(yùn)行一般為快速，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定停車點(diǎn)前收到減速開關(guān)或編碼器發(fā)出的減速信號即改為慢速運(yùn)行。在實(shí)際的使用中，因行程開關(guān)、減速開關(guān)現(xiàn)場機(jī)械安裝困難，且容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題，而編碼器具有安裝方便，定位準(zhǔn)確，無機(jī)械損耗，使用壽命長，因此改造中將轉(zhuǎn)運(yùn)車系統(tǒng)的減速開關(guān)去掉，改為編碼器和行程開關(guān)雙重控制(具有平行優(yōu)先級)。歐姆龍e6b2-cwz1x編碼器為線型驅(qū)動輸出型，三相六線制(不包括電源線)，最大延長導(dǎo)線100m，完全符合生產(chǎn)要求。本系統(tǒng)plc采用abb公司的ac800m，接收編碼器信號的計(jì)數(shù)模塊為dp820。

　　2 硬件原理分析

　　旋轉(zhuǎn)編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置，編碼器將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，然后再把電信號轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。編碼器一般有3個(gè)輸出相位：a相、b相、z相。編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)，a、b兩相相差90度，通過比較a相在前還是b相在前判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)z相脈沖以代表零位參考位，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。信號輸出有正弦波(電流或電壓)、方波(ttl、htl)、集電極開路(pnp、npn)、推拉式多種形式，其中ttl為長線差分驅(qū)動(對稱a，a-;b，b-;z，z-)，htl也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。

　　e6b2-cwz1x是歐姆龍e6b2系列的線型驅(qū)動輸出型增量編碼器，外徑40，供電電壓dc5v結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，選用的分辨率為1000脈沖/旋轉(zhuǎn)，輸出方式(見圖1)為a、a-，b、b-，z、z-連接，由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。e6b2-cwz1x的導(dǎo)線可延長100m。

　　dp820是一個(gè)2通道的脈沖計(jì)數(shù)模塊，每個(gè)通道有一個(gè)數(shù)字輸入和一個(gè)數(shù)字輸出，每個(gè)通道共有5種計(jì)數(shù)模式，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，本次選用a相向上計(jì)數(shù)，b相向下計(jì)數(shù)。dp820接受編碼器的信號，根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向來判斷向上向下計(jì)數(shù)。轉(zhuǎn)運(yùn)車運(yùn)行過程中，每個(gè)停車點(diǎn)、減速點(diǎn)都有固定的計(jì)數(shù)值，通過比較來判斷轉(zhuǎn)運(yùn)車的方向、速度、狀態(tài)dp820的模塊參數(shù)設(shè)置見圖2所示。

　　3應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試

　　轉(zhuǎn)運(yùn)車的工作流程簡述如下：系統(tǒng)啟動時(shí)，程序自動選擇塔下停車記憶→根據(jù)料制表選停車點(diǎn)→運(yùn)行→裝排料→返回至選定的塔下停車點(diǎn)→換罐→按料制順序繼續(xù)加料。

　　料制表選擇停車點(diǎn)后，會將該停車點(diǎn)的脈沖值和該停車點(diǎn)的減速點(diǎn)的脈沖值賦給兩個(gè)變量，轉(zhuǎn)運(yùn)車的方向、速度，狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)車當(dāng)前指針變量的值和一個(gè)減速點(diǎn)、停車點(diǎn)的值做比較后得出，如果當(dāng)前值小于減速點(diǎn)值則為快速，如果當(dāng)前值介于減速點(diǎn)值和停車點(diǎn)值之間則為慢速，如果等于停車點(diǎn)的值則停止開始加料。各停車點(diǎn)的值先由手動將車開到固定的位置，然后取計(jì)數(shù)器的值得出。轉(zhuǎn)運(yùn)車上分南組料罐、北組料罐。轉(zhuǎn)運(yùn)車停在10號停車點(diǎn)時(shí)，為北組加料;停在11號停車點(diǎn)時(shí)，為南組加料。這樣初始停車點(diǎn)不同時(shí)，車所走的距離不一樣，所以在排料區(qū)相應(yīng)停車點(diǎn)的脈沖數(shù)也不一樣。北組賦值部分程序參見圖3：r400601→r400611分別為轉(zhuǎn)運(yùn)車在排料區(qū)9個(gè)停車點(diǎn)的脈沖計(jì)數(shù)值。

　　比較部分程序見圖4：信號b000702表示轉(zhuǎn)運(yùn)車處于運(yùn)行狀態(tài)，r300003r為編碼器傳送的脈沖數(shù)，r402601、r402602分別為程序初始化時(shí)依據(jù)初始停車點(diǎn)位置賦予的終點(diǎn)停車點(diǎn)減速、停止的脈沖值。圖中上面的輸出為b000703，有信號表示轉(zhuǎn)運(yùn)車慢速;下面輸出為b000704，有信號表示轉(zhuǎn)運(yùn)車停止。

　　該部分軟件設(shè)計(jì)比較簡單，關(guān)鍵是能否準(zhǔn)確及時(shí)快速的取到編碼器的數(shù)值，編碼器是靈敏度比較高的元器件，干擾可能使計(jì)數(shù)出現(xiàn)較大誤差。本系統(tǒng)的調(diào)試過程中，一旦打開變頻器，計(jì)數(shù)便開始出現(xiàn)紊亂，甚至當(dāng)編碼器靜止的時(shí)候，計(jì)數(shù)模塊仍然不停的向上計(jì)數(shù)，這充分說明變頻器對編碼器及其接收模塊的影響很大。

　　變頻器運(yùn)行時(shí)，能產(chǎn)生功率較大的諧波，對其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)，其干擾途徑主要分為電路耦合、電磁輻射、感應(yīng)耦合等等。解決變頻器干擾的方法很多，主要有對干擾源屏蔽，對變頻器的輸出線傳管，使變頻器柜和plc柜保持一定距離，將變頻器模擬信號線和電機(jī)動力線穿上消磁環(huán)，將變頻器的載波頻率設(shè)在最低值等。本系統(tǒng)因受的干擾比較大，幾乎使系統(tǒng)不能工作，因此采用了屏蔽干擾源的措施，即用一個(gè)金屬罩將變頻器柜蓋住并接地。屏蔽后系統(tǒng)正常。

　　4 結(jié)束語

　　用編碼器取代減速開關(guān)、行程開關(guān)，既方便了系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)，也大大減少的維護(hù)人員的工作量，故障率低，準(zhǔn)確度高，值得廣大工程技術(shù)人員借鑒。