Hengstler可編程編碼器在麥爾茲窯的應(yīng)用

在麥爾茲窯給料系統(tǒng)中，單葉片提升機(jī)是其核心設(shè)備。當(dāng)出現(xiàn)機(jī)械沖尖、變頻器變速控制、鋼絲繩從線圈上松開(kāi)和扭曲等錯(cuò)誤時(shí)，這將直接影響生產(chǎn)。單葉片進(jìn)給控制采用西門(mén)子PLC和變頻器控制，并在單葉片運(yùn)行時(shí)使用接近開(kāi)關(guān)信號(hào)作為上限、下限、上變速、下變速和等待位置。機(jī)械限位開(kāi)關(guān)用作單葉片操作期間的上限和下限。雖然單晶片進(jìn)給控制有上限、下限和下限保護(hù)，但現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境會(huì)影響接近開(kāi)關(guān)和機(jī)械限位開(kāi)關(guān)的使用壽命，導(dǎo)致頂部沖孔等設(shè)備事故。所以需要在軟件保護(hù)的原始保護(hù)基礎(chǔ)上增加一個(gè)Hengstler編碼器，可以使單斗更加可靠。

Hengstler可編程編碼器應(yīng)用原則

根據(jù)工作原理，Hengstler編碼器可以分為兩種類型：增量編碼器和絕對(duì)編碼器。增量編碼器將位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號(hào)，然后使用表示位移大小的脈沖數(shù)將其轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)脈沖。絕對(duì)編碼器的每個(gè)位置對(duì)應(yīng)于確定的數(shù)字代碼。當(dāng)編碼器工作電源突然斷電時(shí)，編碼器的輸出代碼值與斷電前一樣有效，具有記憶功能。因此，亨士樂(lè)絕對(duì)編碼器顯示僅指測(cè)量的開(kāi)始和結(jié)束位置，而不指測(cè)量的中間過(guò)程。

Hengstler的可編程絕對(duì)編碼器AMG11用于單刀片進(jìn)給。該編碼器具有精度高、穩(wěn)定性好、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。Hengstler絕對(duì)編碼器安裝在工業(yè)場(chǎng)所，并通過(guò)耦合器連接到絞車齒輪減速器的旋轉(zhuǎn)軸上（見(jiàn)圖1）。傳輸信號(hào)通過(guò)PROFIBUS DP通信電纜傳輸。絞車卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪減速器運(yùn)行時(shí)，編碼器轉(zhuǎn)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。在這一點(diǎn)上，給予者開(kāi)始工作并計(jì)算沖動(dòng)。計(jì)數(shù)脈沖被傳輸?shù)絇LC的CPU進(jìn)行處理和計(jì)算。當(dāng)單鏟超過(guò)設(shè)定行程，程序計(jì)算結(jié)果超過(guò)設(shè)定參數(shù)時(shí)，PLC輸出信號(hào)作用于外部控制電路，單鏟超過(guò)上限報(bào)警并停止運(yùn)行，通過(guò)軟件有效防止單鏟向上撞擊。鏟斗進(jìn)給系統(tǒng)中編碼器的工作原理如圖2所示。


圖1編碼器安裝圖


圖2 編碼器在單斗上料系統(tǒng)中的工作圖

亨士樂(lè)編碼器主要參數(shù)

一般參數(shù)：市電電壓：+9V~+30V；最大轉(zhuǎn)速：3500 r/min；最大軸重：軸向50N，徑向150N；允許工作溫度：-20C-85C；單圓形13位，每轉(zhuǎn)8192步；16位以上，每轉(zhuǎn)65536步。

PROFIBUS DP參數(shù)：電氣輸入和輸出絕緣；波特率為9.6~12MBit/s；地址1-99可調(diào)；空載功耗：250mA；有三種類型的電纜附件設(shè)備用于布線。

麥爾茲窯硬件配置

麥爾茲窯應(yīng)用中PLC主站采用S7-400系列，CPU功能分級(jí)，模塊齊全，綜合性能強(qiáng)。她有很強(qiáng)的溝通能力，能夠處理分布式系統(tǒng)[2]。因此，AMG11編碼器可以作為DP從站與PLC通信。首先配置S7-400主站，然后配置從站。配置編碼器從站時(shí)，需要具有現(xiàn)場(chǎng)總線接口的AMG11系列的GSD文件。該文件指示I/O地址從哪個(gè)插槽開(kāi)始，該插槽之前的地址為“空”。因此，在配置過(guò)程中，將編碼器CSD文件插入硬件配置目錄STEP7，并指定I/O地址以進(jìn)行編程。硬件配置完成后，如圖3所示。

編碼器的編程與調(diào)試

根據(jù)麥爾茲窯現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件和施工要求，耐火材料廠單斗提升機(jī)（也稱斜橋）跑道約44米。雖然單斗在上升或下降過(guò)程中有兩級(jí)保護(hù)，但基于可靠性要求，單斗進(jìn)給系統(tǒng)軟件的安全保護(hù)點(diǎn)上限應(yīng)設(shè)置在上限和上限之間，并與上限和上限保持合理距離（根據(jù)實(shí)際要求調(diào)整）。其下部安全保護(hù)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在下限和下限之間，并與下限和下限保持合理距離。這兩種安全保護(hù)應(yīng)在使用編程方法的程序中定義，如比較指令、切換指令、相位和相位指令（程序序列縮寫(xiě)）。編程時(shí)，有必要了解單鏟斗操作中的輪次以及完成輪次后的剩余步驟。根據(jù)每個(gè)鏟斗的長(zhǎng)度約為44米，滾筒的直徑為0.8米，編碼器每轉(zhuǎn)需要8192步。程序收集8192個(gè)點(diǎn)（收集地址由文件GSD指定），編碼器在2圈后收集8192 x2個(gè)點(diǎn)，以此類推。通過(guò)計(jì)算單個(gè)桶從下到上澆注所需的轉(zhuǎn)數(shù)，大約為17圈；亨士樂(lè)編碼器的每一步旋轉(zhuǎn)和單個(gè)葉片操作的距離約為0.307mm。

這樣，您可以首先在程序中設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)，然后計(jì)算單斗旋轉(zhuǎn)17圈后Hengstler絕對(duì)值編碼器達(dá)到設(shè)定點(diǎn)所需的步數(shù)，然后進(jìn)行設(shè)置。在故障排除過(guò)程中，理論計(jì)算與實(shí)際情況存在一些差異，鋼絲繩的膨脹和收縮在一定范圍內(nèi)變化，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定調(diào)整參數(shù)。如果單斗未達(dá)到上限或下限，并且Wince屏幕上觸發(fā)報(bào)警，則表示必須將設(shè)定的步數(shù)（8 192步以內(nèi)）添加到程序中設(shè)定的原始17圈中。在運(yùn)行階段開(kāi)始時(shí)需要反復(fù)調(diào)試，直到達(dá)到控制要求。在單桶的日常操作中，如果運(yùn)行17個(gè)循環(huán)后執(zhí)行的步數(shù)超過(guò)設(shè)定的步數(shù)，屏幕上會(huì)發(fā)出警報(bào)，單桶會(huì)自動(dòng)停止，以防止單桶機(jī)械向上撞擊。

Hengstler絕對(duì)編碼器在麥爾茲窯單斗加料過(guò)程中應(yīng)用多年。盡管也存在一些問(wèn)題，例如鋼絲繩拉伸時(shí)編碼器可能存在缺陷（此時(shí)需要重置參數(shù)），編碼器組合器未安裝和平衡，導(dǎo)致聯(lián)軸器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中損壞。然而，這些問(wèn)題在實(shí)踐中得到了解決?？偟膩?lái)說(shuō)，在單鏟進(jìn)料過(guò)程中使用絕對(duì)編碼器進(jìn)行保護(hù)，有效地防止了由穩(wěn)定控制、上限接近開(kāi)關(guān)等引起的設(shè)備故障，大大提高了控制的準(zhǔn)確性和可靠性，確保了穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行。

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