旋轉(zhuǎn)編碼器在堿廠石灰窯配上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉 毅

（江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223000）

旋轉(zhuǎn)編碼器在堿廠石灰窯配上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉 毅

（江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223000）

文章主要是研究石灰窯的配上料系統(tǒng)。通過將絕對編碼器應(yīng)用在石灰窯配上料系統(tǒng)上，提高配料小車控制的準(zhǔn)確性和可靠性。絕對編碼器選用的是歐姆龍E6CP-AG5C，格雷碼處理器選用的是西門子PLC，配上料控制系統(tǒng)選用的是浙江中控ECS-700系統(tǒng)。

旋轉(zhuǎn)編碼器；石灰窯；配上料精確控制；安全

石灰工序是純堿生產(chǎn)中的重要工序。石灰窯是石灰工序的主要設(shè)備，石灰窯運(yùn)行的好壞取決于配上料系統(tǒng)是否高效穩(wěn)定可靠。上料系統(tǒng)是通過卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)小車上下，將配比好的煤炭和石灰石送進(jìn)石灰窯中。為了使小車能夠準(zhǔn)確的到達(dá)窯底裝料和到達(dá)窯頂卸料，需要通過行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)小車的上下運(yùn)動(dòng)限位。卷揚(yáng)機(jī)卷動(dòng)鋼絲繩帶動(dòng)小車上行直到觸發(fā)上限位行程開關(guān)，然后卷揚(yáng)機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)小車下行直到觸發(fā)下限位開關(guān)。

對小車上下限位的控制非常重要，如上下超限會造成小車沖頂或平衡砣沖頂?shù)膰?yán)重事故；如不能準(zhǔn)確的達(dá)到上下位，會造成小車加不上料和卸不下料，無法完成上料。因此，對小車上下限位的控制是否精確可靠，是實(shí)現(xiàn)石灰窯自動(dòng)配上料的關(guān)鍵。

1 接近開關(guān)在上下限位控制中存在的弊端

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在卷揚(yáng)機(jī)軸上安裝傳動(dòng)鏈條，傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲帽平行移動(dòng)，滑塊在滑桿上平行移動(dòng)。可以看出，滑塊在滑桿上移動(dòng)距離與小車上下的移動(dòng)距離成正比，通過在滑塊移動(dòng)方向上安裝接近開關(guān)來達(dá)到小車上下限位，如圖1所示。

圖1 絲杠、接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)限位的原理圖

這種通過絲杠上安裝形成開關(guān)的方式來實(shí)現(xiàn)上料小車運(yùn)行限位的方式存在很多弊端

（1）傳動(dòng)部件較多，運(yùn)行不可靠。如果傳動(dòng)鏈條不小心吊鏈，就會造成小車失去上下限位，造成小車沖頂或平衡砣沖頂?shù)膰?yán)重事故。絲杠和滑塊必須要求加工精度非常高，日常需要潤滑管理，維護(hù)量大。

（2）因?yàn)樾≤嚿舷碌木嚯x約40米，絲杠上滑塊移動(dòng)距離僅有30CM，如果滑塊的位置稍有誤差，小車的限位距離就會變化很大。這就要求經(jīng)常對行程開關(guān)進(jìn)行位置校正，否則同樣會出現(xiàn)小車沖頂或平衡砣沖頂?shù)膰?yán)重事故。

（3）上下限位的調(diào)整需要調(diào)整接近開關(guān)的位置，接近開關(guān)微微移動(dòng)一下，小車上下限位的距離變動(dòng)很大，因此調(diào)整過程復(fù)雜漫長，并存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

2 絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器在石灰窯上料系統(tǒng)中的應(yīng)用

絕對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(gè)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(jìn)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(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

石灰窯改造采取的旋轉(zhuǎn)編碼器是歐姆龍E6CPAG5C，供電DC12-24V、輸出形式：集電極開路輸出、分辨率256（8位）。輸出方式如圖2所示。

圖2 歐姆龍E6CP-AG5C輸出方式

將旋轉(zhuǎn)編碼器通過萬向聯(lián)軸器與石灰窯卷揚(yáng)機(jī)的軸相連，卷揚(yáng)機(jī)軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)編碼器可以將小車的當(dāng)前位置信號以格雷碼的形式輸出，PLC控制器（S7-200）對輸入的格雷碼信號進(jìn)行解碼，如圖3所示。

通過設(shè)定上限位、中間位、下限位、上超限位、下超限位的位值可以使PLC控制器（S7-200）輸出上限位、中間位、下限位、上超限位的開關(guān)量。這些位置開關(guān)量被送到DCS控制系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)根據(jù)位置信號對卷揚(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制小車上料的目的。如圖4、圖5所示。

與原先“接近開關(guān)限位控制系統(tǒng)”相比，此套控制系統(tǒng)還可利用PLC檢測編碼器前后位置差來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、溜車、超速等故障報(bào)警或跳閘功能。如圖6所示。

這樣就徹底避免了因編碼器與卷揚(yáng)機(jī)連接軸斷開或編碼器損壞以及連接電纜故障造成限位失效從而引起小車沖頂或平衡砣沖頂?shù)膰?yán)重事故，保證了上料系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 PLC對編碼器輸出的格雷碼進(jìn)行解碼

圖4 石灰窯配上料控制圖

3 結(jié)語

通過改造后的實(shí)踐運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)編碼的應(yīng)該完全取代了絲杠和接近開關(guān)，使得石灰窯限位控制的機(jī)構(gòu)更加簡單，故障率大大降低，控制精度變的更高。不需要再定期校驗(yàn)接近開關(guān)的位置，只需要在控制器里改變上下限的位值就可以完成行程調(diào)校了。因旋轉(zhuǎn)編碼器可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)輸出小車的狀態(tài)位，故可以計(jì)算出當(dāng)前小車的運(yùn)行速度，使得操作監(jiān)控更加直觀。

圖5 DCS系統(tǒng)對采集的PLC信號進(jìn)行處理

圖6 通過檢測編碼器位置差實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能

[1]純堿工學(xué)第二版［C］.大連:大連大化設(shè)計(jì)院.

[2]胡壽松.自動(dòng)控制理論［C］.2015.

[3]楊紅櫻.最新儀器儀表選型設(shè)計(jì)制造與運(yùn)行檢修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)手冊［S］.

Application of Rotary Encoder in Soda Lime Kiln with Material

LIU Yi
(Jiangsu Jingshen Salt & Chemical Industry Co., Ltd. Huai’an soda plant, Huai'an 223000, China)

This paper mainl y studies the distribution system of l ime kiln. The accur acy and reliability of the control of the material are improved by applying absolute encoder to the feeding system in the lime kiln. Absolute encoder chooses Omron E6CP-AG5C, gray code processor selection is Siemens PLC, with material control system selects Zhejiang SUPCON ecs-700 system.

Rotary encoder; Lime kiln; With accurate control of material; Safety