增量式光電編碼器在轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1、增量式光電編碼器在轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用馬成立(本溪鋼鐵集團(tuán)公司煉鋼廠 117000)摘要：本文首先從理論上說(shuō)明增量編碼器的工作原理，然后，從實(shí)際應(yīng)用中說(shuō)明由于編碼器的原因?qū)е碌南到y(tǒng)故障現(xiàn)象和解決問(wèn)題的方法。關(guān)鍵字：編碼器 變頻器 轉(zhuǎn)爐 THE application of increase type photoelectricity encoder in converter control systemMa cheng li(The steel plant of Benxi iron and steel Co. 117000)abstract:This article first showed

2、the principle of work of the incremental encoder ,and then, showed the system failure because of the encoder reason and the method solving the question from the practical application .keyword:Encode transducer convertor 隨著科技的發(fā)展，控制系統(tǒng)數(shù)字化的不斷成熟，利用光電編碼器作為電機(jī)的速度檢測(cè)元件，把采集的數(shù)字信號(hào)送到變頻器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)的速度反饋。該方法在轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)中得

3、到很好的應(yīng)用。一、光電編碼器的工作原理光電編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖1所示；通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差90的兩路脈沖信號(hào)。 HYPERLINK /blog/uploadfile/2005729145553878

4、.jpg t _blank 二、增量式光電編碼器的定義增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。它的優(yōu)點(diǎn)是原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械平均壽命可在幾萬(wàn)小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合于長(zhǎng)距離傳輸。其缺點(diǎn)是無(wú)法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息。三、系統(tǒng)組成 4臺(tái)鼠籠交流電動(dòng)機(jī)（132KW）、 4臺(tái)西門(mén)子變頻器（6RA70系列）、 4個(gè)圖爾克增量式光電編碼器、 1臺(tái)S7-400 系列的PLC、若干PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。四、系統(tǒng)控制原理 該轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)由4臺(tái)132KW的交流電動(dòng)機(jī)同步拖動(dòng)轉(zhuǎn)

5、爐旋轉(zhuǎn)，4臺(tái)電機(jī)分別由4臺(tái)變頻器控制。其中預(yù)設(shè)定一臺(tái)變頻器為主，另外三臺(tái)為從。4個(gè)編碼器分別固定在4臺(tái)傾動(dòng)電機(jī)的軸頭上，當(dāng)傾動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由傾動(dòng)電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)編碼器旋轉(zhuǎn)，編碼器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中有效的記錄了傾動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，并且把該電信號(hào)送給變頻器，通過(guò)變頻器的內(nèi)部運(yùn)算，得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速。從而，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制系統(tǒng)中的速度反饋。下面通過(guò)接線示意圖作進(jìn)一步說(shuō)明： 圖中A B 分別代表編碼器的兩個(gè)通道，通過(guò)兩路信號(hào)反饋給變頻器電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)速度。這里特別強(qiáng)調(diào)，編碼器電纜一定要用專用的屏蔽電纜，而且屏蔽線要公共接地，否則容易出現(xiàn)想不到的麻煩。五、在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理辦法1、傾動(dòng)編碼器故障1

6、.1故障現(xiàn)象及處理方法 4#爐2#變頻器報(bào)F011（過(guò)流）故障，同時(shí)變頻器進(jìn)線短路器跳閘。查電機(jī)主回路線是否接地或相間短路，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；懷疑編碼器線斷造成開(kāi)環(huán)，經(jīng)查也沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后更換速度編碼器，試車(chē)正常。注：A、B通道接反，變頻器報(bào)F015，改線 后正常注：當(dāng)編碼器不接線時(shí)，變頻器頻率表無(wú)示數(shù)，力矩表有示數(shù)，變頻器不報(bào)警。當(dāng)一個(gè)變頻器停用時(shí)，頻率表和和其余幾個(gè)頻率表示數(shù)一致。2、傾動(dòng)編碼器故障2.1、故障現(xiàn)象： 5#爐3#變頻器報(bào)F011（過(guò)流）故障。2.2、處理方法： 查3#變頻器電流比別的電動(dòng)電流大，但頻率表無(wú)示數(shù)，證明速度反饋沒(méi)有。經(jīng)查8#線（B通道）線斷，重新接線后正常。3、傾動(dòng)

7、編碼器故障3.1、故障現(xiàn)象 4#爐2#、3#、4#變頻器報(bào)F002故障，同時(shí)變頻器進(jìn)線斷路器跳閘，電流表示數(shù)特別大。3.2、處理方法：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)1#電機(jī)的速度編碼器線斷，重新接線后正常。3.3分析： 因?yàn)?變頻器的編碼器線斷，1變頻器開(kāi)環(huán)，直接導(dǎo)致1變頻器的電流瞬間很大，而另外三臺(tái)變頻器與1變頻器同步，所以，電流也會(huì)瞬間變大，導(dǎo)致進(jìn)線斷路器跳閘。4、傾動(dòng)電機(jī)編碼器故障4.1、故障現(xiàn)象 5#爐3#電機(jī)接手拆開(kāi)，四個(gè)電機(jī)同時(shí)給定，3#電機(jī)幾乎不轉(zhuǎn)。手動(dòng)在3#變頻器PUM面板給定時(shí)，電流很大，但頻率表示數(shù)為零。4.2、處理方法懷疑3變頻器開(kāi)環(huán)，所以更換3#編碼器，更換后發(fā)現(xiàn)3#變頻器電流、頻率都有，但頻率表指針與另外三個(gè)不一致，而且波動(dòng)，3#電機(jī)有非常大的噪音。后又將編碼器的A、B通道線對(duì)調(diào)后，正常。 以上幾個(gè)范例都是由于速度編碼器的原因造成的故障，現(xiàn)在的變頻器都很智能化，出現(xiàn)故障后，變頻器會(huì)報(bào)故障，通過(guò)說(shuō)明書(shū)，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，很容易找到故障點(diǎn)。六、總結(jié) 以上就是本人從設(shè)備維護(hù)角度簡(jiǎn)單的說(shuō)明了光電編碼器在轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用，從實(shí)際應(yīng)用過(guò)程來(lái)看，效果很好，而且維護(hù)簡(jiǎn)單。只要在設(shè)備檢修過(guò)程中，多注意對(duì)編碼器底角螺絲緊固及防塵、防水處理，編碼器本身一般不