PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器在塔式起重機(jī)位置控制中的應(yīng)用
禹盟自動(dòng)化科技 發(fā)布時(shí)間：2020-9-25
禹盟編碼器介紹PLC和旋轉(zhuǎn)編碼器在塔式起重機(jī)位置控制中的應(yīng)用。
在塔式起重機(jī)小車(chē)變幅及起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，很多時(shí)候都會(huì)涉及到頻繁定位問(wèn)題，即要求能在不同的定位點(diǎn)控制牽引機(jī)構(gòu)的啟停，同時(shí)也能方便直觀地顯示出當(dāng)前的位置。介紹一種方法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的角位移信號(hào)進(jìn)行辨向和計(jì)數(shù)，再使用PLC對(duì)辨向信號(hào)和計(jì)數(shù)信號(hào)進(jìn)行處理，得到牽引機(jī)構(gòu)在垂直方向以及水平方向運(yùn)動(dòng)的位移值并在觸摸屏上顯示，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。
塔式起重機(jī)又稱(chēng)塔機(jī)或塔吊，是現(xiàn)代工程建設(shè)中一種主要的起重機(jī)械。目前大部分的塔機(jī)臂長(zhǎng)達(dá)到60米，70米等，牽引小車(chē)牽引幅度較大，司機(jī)已經(jīng)很難通過(guò)起重臂上的幅度指示牌確認(rèn)小車(chē)所處的位置。一般都是靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，或通過(guò)地面工作人員利用對(duì)講機(jī)估計(jì)，這種估計(jì)只是得到大致位置。給操作者帶來(lái)了很多不便，也大大降低了工作效率，安全風(fēng)險(xiǎn)增加了。因此在原有塔機(jī)的基礎(chǔ)上加裝一套塔式起重機(jī)小車(chē)幅度指示儀顯得尤為重要。其有數(shù)控顯示功能并帶有語(yǔ)音提示功能。
塔吊起升貨物的工作主要是由牽引小車(chē)組成的牽引鋼絲繩系統(tǒng)以及與電機(jī)連接的起升鋼絲繩繞繩系統(tǒng)來(lái)完成。牽引小車(chē)在吊臂上前進(jìn)或后退則帶動(dòng)貨物做水平方向的移動(dòng)，與電機(jī)相連的起升鋼絲繩系統(tǒng)控制貨物的上升下降。將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在牽引卷筒的卷軸中心并隨牽引卷筒旋轉(zhuǎn)，牽引卷筒由牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)牽引卷筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，牽引小車(chē)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)旋轉(zhuǎn)編碼器隨牽引卷軸運(yùn)動(dòng)并向PLC系統(tǒng)發(fā)出連續(xù)的AB相脈沖，PLC系統(tǒng)接收到這些脈沖通過(guò)計(jì)算即可轉(zhuǎn)換為牽引小車(chē)的位置。
現(xiàn)在的大多PLC都具有高速計(jì)數(shù)器功能，不需增加特殊功能單元就可以處理頻率高達(dá)幾十或上百KHz的脈沖信號(hào)，而塔機(jī)對(duì)水平方向，垂直方向精度和響應(yīng)速度要求不是很高。因此可以通過(guò)對(duì)塔機(jī)水平方向，垂直方向運(yùn)動(dòng)信號(hào)通過(guò)齒輪進(jìn)行采樣，合理的選用編碼器，讓脈沖頻率即能在PLC處理的范圍內(nèi)又可以滿足測(cè)量的精度要求。在測(cè)量過(guò)程中，讓PLC對(duì)所接收的脈沖數(shù)與設(shè)定數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的輸出點(diǎn)對(duì)牽引小車(chē)變頻器進(jìn)行輸出頻率的控制，實(shí)現(xiàn)接近設(shè)定值時(shí)電機(jī)輸出頻率降低，從而減小系統(tǒng)慣性，達(dá)到精確定位的目的。
編碼器的選取與安裝
旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置，它能將被測(cè)的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（高速脈沖信號(hào)）。因此可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號(hào)直接輸入給PLC，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)其脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以獲得測(cè)量結(jié)果。編碼器的選取要符合兩個(gè)方面，一是PLC接收的最高脈沖頻率，二是測(cè)量的精度（10毫米）。我們選用的是編碼器分辨率是100P/R（每轉(zhuǎn)每相輸出100個(gè)脈沖）的。以測(cè)量水平方向位移為例，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分（25轉(zhuǎn)/秒）、卷?yè)P(yáng)滾桶直徑為400毫米，卷?yè)P(yáng)滾桶大齒輪數(shù)為40，檢測(cè)用的減速小齒輪數(shù)10，齒輪減速比為4。
驗(yàn)證如下：
本系統(tǒng)脈沖最高頻率＝25轉(zhuǎn)/秒×100個(gè)/轉(zhuǎn)×2（A/B兩相）/4＝1.25KHz
理論測(cè)量分辨率＝3.14×400×1/(4×100)=3.14毫米=0.00314(米)
同時(shí)由上面的數(shù)據(jù)知道系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖行走了3.14mm。由于系統(tǒng)脈沖最高頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PLC采用的最高頻率，因此滿足了第一個(gè)條件;我們的行走距離精度要求是10mm，可知理論精度完全滿足此要求。
在旋轉(zhuǎn)編碼器屬于精密元件，塔吊機(jī)工作環(huán)境極為惡劣，在使用中遇到的重要問(wèn)題是如何抗干擾。具體措施有：1）在編碼器外部再加裝一防護(hù)殼，以加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。2）在安裝使用時(shí)不要?jiǎng)×艺饎?dòng)和敲打，安裝于檢測(cè)齒輪上的編碼器要求其安裝與傳動(dòng)軸誤差不大于0.2mm。3）信號(hào)傳輸時(shí)用屏蔽電纜，屏蔽線接地。4）選用不怕雨水、灰塵，耐酸、堿腐蝕防護(hù)等級(jí)IP68的工業(yè)級(jí)編碼器。
禹盟自動(dòng)化科技（上海）有限公司的產(chǎn)品主要有旋轉(zhuǎn)編碼器、光電編碼器、磁電編碼器、復(fù)合式編碼器、總線編碼器、絕對(duì)值編碼器、增量式編碼器、微型編碼器等。
