旋轉編碼器在堿廠石灰窯配上料系統中的應用

劉 毅

（江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223000）

旋轉編碼器在堿廠石灰窯配上料系統中的應用

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。通過將絕對編碼器應用在石灰窯配上料系統上，提高配料小車控制的準確性和可靠性。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，配上料控制系統選用的是浙江中控ECS-700系統。

旋轉編碼器；石灰窯；配上料精確控制；安全

石灰工序是純堿生產中的重要工序。石灰窯是石灰工序的主要設備，石灰窯運行的好壞取決于配上料系統是否高效穩定可靠。上料系統是通過卷揚機帶動小車上下，將配比好的煤炭和石灰石送進石灰窯中。為了使小車能夠準確的到達窯底裝料和到達窯頂卸料，需要通過行程開關來實現小車的上下運動限位。卷揚機卷動鋼絲繩帶動小車上行直到觸發上限位行程開關，然后卷揚機反轉帶動小車下行直到觸發下限位開關。

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的嚴重事故；如不能準確的達到上下位，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，是實現石灰窯自動配上料的關鍵。

1 接近開關在上下限位控制中存在的弊端

傳統的設計是在卷揚機軸上安裝傳動鏈條，傳動鏈條帶動絲杠旋轉，絲杠旋轉帶動絲帽平行移動，滑塊在滑桿上平行移動。可以看出，滑塊在滑桿上移動距離與小車上下的移動距離成正比，通過在滑塊移動方向上安裝接近開關來達到小車上下限位，如圖1所示。

圖1 絲杠、接近開關實現小車運動限位的原理圖

這種通過絲杠上安裝形成開關的方式來實現上料小車運行限位的方式存在很多弊端

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

（2）因為小車上下的距離約40米，絲杠上滑塊移動距離僅有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。這就要求經常對行程開關進行位置校正，否則同樣會出現小車沖頂或平衡砣沖頂的嚴重事故。

（3）上下限位的調整需要調整接近開關的位置，接近開關微微移動一下，小車上下限位的距離變動很大，因此調整過程復雜漫長，并存在一定風險。

2 絕對型旋轉編碼器在石灰窯上料系統中的應用

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械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。絕對編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

石灰窯改造采取的旋轉編碼器是歐姆龍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

將旋轉編碼器通過萬向聯軸器與石灰窯卷揚機的軸相連，卷揚機軸驅動旋轉編碼器的旋轉，旋轉編碼器可以將小車的當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行解碼，如圖3所示。

通過設定上限位、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、上超限位的開關量。這些位置開關量被送到DCS控制系統內，系統根據位置信號對卷揚機的驅動電機進行控制，從而達到控制小車上料的目的。如圖4、圖5所示。

與原先“接近開關限位控制系統”相比，此套控制系統還可利用PLC檢測編碼器前后位置差來實現運行、溜車、超速等故障報警或跳閘功能。如圖6所示。

這樣就徹底避免了因編碼器與卷揚機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的嚴重事故，保證了上料系統的穩定運行。

圖3 PLC對編碼器輸出的格雷碼進行解碼

圖4 石灰窯配上料控制圖

3 結語

通過改造后的實踐運行，旋轉編碼的應該完全取代了絲杠和接近開關，使得石灰窯限位控制的機構更加簡單，故障率大大降低，控制精度變的更高。不需要再定期校驗接近開關的位置，只需要在控制器里改變上下限的位值就可以完成行程調校了。因旋轉編碼器可以實現實時輸出小車的狀態位，故可以計算出當前小車的運行速度，使得操作監控更加直觀。

圖5 DCS系統對采集的PLC信號進行處理

圖6 通過檢測編碼器位置差實現報警功能

[1]純堿工學第二版［C］.大連:大連大化設計院.

[2]胡壽松.自動控制理論［C］.2015.

[3]楊紅櫻.最新儀器儀表選型設計制造與運行檢修技術標準手冊［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