絕對(duì)值編碼器及其在鋼鐵治煉中的應(yīng)用

本文簡(jiǎn)要介紹了絕對(duì)值編碼器的工作原理，并以轉(zhuǎn)爐氧槍的定位為例，重點(diǎn)介紹了絕對(duì)值編碼器的實(shí)際應(yīng)用和注意事項(xiàng)。

絕對(duì)值編碼器簡(jiǎn)介

光電編碼器是一種集成了光學(xué)、機(jī)械和電氣技術(shù)的數(shù)字傳感器。它是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出波上的機(jī)械幾何位移轉(zhuǎn)換為脈沖或數(shù)字量的傳感器。它可以精確地測(cè)量被測(cè)物體的角度或線性位移。根據(jù)測(cè)量方法的不同，它可以分為旋轉(zhuǎn)編碼器和線性編碼器。根據(jù)編碼方法，它可以分為絕對(duì)值編碼器、增量編碼器和混合編碼器。

絕對(duì)值編碼器使用光學(xué)信號(hào)掃描表盤上的格雷碼表盤（連接到傳輸波），以確定測(cè)量對(duì)象的絕對(duì)位置值。圓形表盤上有幾個(gè)徑向同心的代碼通道，每個(gè)通道由透明和不透明扇區(qū)組成。相鄰代碼通道的數(shù)量是兩倍，表盤上的代碼通道數(shù)量是二進(jìn)制數(shù)字的數(shù)量。表盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)是與每個(gè)代碼通道相對(duì)應(yīng)的光敏元件。如果碼盤位于不同的位置，則每個(gè)光敏元件根據(jù)其是否被點(diǎn)亮來轉(zhuǎn)換相應(yīng)的電平信號(hào)，并形成十進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是它不需要計(jì)數(shù)器，可以讀取與軸上任何點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)的固定數(shù)字代碼。顯然，代碼軌跡越多，分辨率就越高。對(duì)于具有二進(jìn)制N位分辨率的編碼器，其代碼盤必須具有N個(gè)條形碼磁道。絕對(duì)值編碼器使用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（葛蔡碼）方法進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。其特點(diǎn)是：1。在一個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)，不同角度有不同的格雷碼，因此編碼器輸出的位置數(shù)據(jù)是唯一的；2.無累積誤差；3.電源關(guān)閉后位置信息不會(huì)丟失

絕對(duì)值編碼器應(yīng)用示例

絕對(duì)值編碼器廣泛用于鋼鐵冶煉，通常用于測(cè)量轉(zhuǎn)爐中氧氣槍的位置和鋼包車的位置。以轉(zhuǎn)爐氧槍位置測(cè)量為例，將一個(gè)25位并行輸出絕對(duì)值編碼器連接到提升電機(jī)上。通過對(duì)編碼器輸出值的轉(zhuǎn)換和比較，實(shí)現(xiàn)了手槍位置的確定和行程控制。

轉(zhuǎn)換方法如下：25位并行輸出絕對(duì)值編碼器的輸出信號(hào)是通過25個(gè)開關(guān)輸入點(diǎn)連接到PLC的25位二進(jìn)制代碼。在PLC中，編碼器通過二進(jìn)制到十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的實(shí)際輸出范圍為0-226-1。編碼器和PLC也可以通過Profibus和DriverNet等總線進(jìn)行通信，直接讀取編碼器數(shù)據(jù)。通過總線進(jìn)行通信可以實(shí)現(xiàn)更多功能，例如重置或分配編碼器值。但對(duì)局部環(huán)境也有一定的要求，如局部環(huán)境差、電磁干擾大、溫度高等問題。由于難以修復(fù)總線錯(cuò)誤，因此不建議使用這種總線通信方法。

假設(shè)在實(shí)踐中編碼器總是正向旋轉(zhuǎn)（即編碼器的旋轉(zhuǎn)值從0變?yōu)?26-1），其初始值與旋轉(zhuǎn)次數(shù)之間的關(guān)系如圖1所示。手槍位置和編碼器值的校準(zhǔn)允許控制手槍位置。首次使用時(shí)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際槍位和編碼器的輸出值調(diào)整槍位，并更改PLC程序中的相關(guān)參數(shù)。因此，在未來的維護(hù)和維修過程中，當(dāng)更換編碼器時(shí)，必須重新調(diào)整槍的位置。

校準(zhǔn)方法和原理如下：

（1） 與機(jī)電安裝人員確認(rèn)設(shè)備安裝到位，觀察編碼器輸出值，確認(rèn)第24個(gè)值在輸出值0的第25位。校準(zhǔn)前，確保編碼器輸出值接近量程中心，以避免編碼器值從0變?yōu)?26-1或226-0時(shí)導(dǎo)致的槍位置跳躍。盡管25位絕對(duì)值編碼器的輸出范圍足夠大，可以滿足上槍行程范圍校準(zhǔn)的要求，但如果這個(gè)問題得不到解決，在初始安裝階段，這個(gè)問題仍然會(huì)對(duì)未來的正常生產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅。

（2） 將上手槍保持在一定高度，測(cè)量手槍頭部與參考平面的實(shí)際距離為y1，并根據(jù)該高度記下編碼器值x1。將上部手槍移動(dòng)到不同的高度，測(cè)量手槍頭部與參考平面的實(shí)際距離為V2，并根據(jù)該高度記錄編碼器值x2。使用以下公式計(jì)算相關(guān)參數(shù)a和b，并更改PLC程序中相應(yīng)位置的參數(shù)值。完成了上炮的定標(biāo)和定標(biāo)工作。

校準(zhǔn)完成后，有必要將程序中相應(yīng)的噴槍比較值（例如，內(nèi)部和外部吹點(diǎn)的編碼器值的比較值等）調(diào)整為新參數(shù)，這一點(diǎn)不再贅述。

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