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增量式光电编码器在转炉控制系统的应用
作者:未知 发表时间:2015年09月10日 点击:次 本月浏览次数:

随着科技的发展,控制系统数字化的不断成熟,利用光电编码器作为电机的速度检测元件,把采集的数字信号送到变频器,实现闭环控制系统的速度反馈。该方法在转炉控制系统中得到很好的应用。

一、光电编码器的工作原理

光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器, 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号,其原理示意图如图1所示;通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外,为判断旋转方向,码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。

 

二、增量式光电编码器的定义

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲ABZ相;AB两组脉冲相位差90º,从而可方便地判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

三、系统组成

  4台鼠笼交流电动机(132KW)、 4台西门子变频器(6RA70系列)、 4个图尔克增量式光电编码器、 1S7-400 系列的PLC、若干PROFIBUS-DP网络连接设备。

四、系统控制原理

  该转炉系统由4132KW的交流电动机同步拖动转炉旋转,4台电机分别由4台变频器控制。其中预设定一台变频器为主,另外三台为从。4个编码器分别固定在4台倾动电机的轴头上,当倾动电机旋转时,由倾动电机的输出轴带动编码器旋转,编码器在旋转过程中有效的记录了倾动电机的转数,并且把该电信号送给变频器,通过变频器的内部运算,得到电机的转速。从而,实现了闭环控制系统中的速度反馈。

五、在实际应用过程中出现的问题及处理办法

1、倾动编码器故障

1.1故障现象及处理方法

   4#2#变频器报F011(过流)故障,同时变频器进线短路器跳闸。查电机主回路线是否接地或相间短路,没有发现问题;怀疑编码器线断造成开环,经查也没发现问题,最后更换速度编码器,试车正常。

l  注:AB通道接反,变频器报F015,改线 后正常

l  注:当编码器不接线时,变频器频率表无示数,力矩表有示数,变频器不报警。当一个变频器停用时,频率表和和其余几个频率表示数一致。

2、倾动编码器故障

2.1、故障现象:

  5#3#变频器报F011(过流)故障。

2.2、处理方法:

  3#变频器电流比别的电动电流大,但频率表无示数,证明速度反馈没有。经查8#线(B通道)线断,重新接线后正常。

3、倾动编码器故障

3.1、故障现象

  4#2#3#4#变频器报F002故障,同时变频器进线断路器跳闸,电流表示数特别大。

3.2、处理方法:

经现场检查,发现1#电机的速度编码器线断,重新接线后正常。

3.3分析:

  因为1#变频器的编码器线断,1#变频器开环,直接导致1#变频器的电流瞬间很大,而另外三台变频器与1#变频器同步,所以,电流也会瞬间变大,导致进线断路器跳闸。

4、倾动电机编码器故障

4.1、故障现象

  5#3#电机接手拆开,四个电机同时给定,3#电机几乎不转。手动在3#变频器PUM面板给定时,电流很大,但频率表示数为零。

4.2、处理方法

怀疑3#变频器开环,所以更换3#编码器,更换后发现3#变频器电流、频率都有,但频率表指针与另外三个不一致,而且波动,3#电机有非常大的噪音。后又将编码器的AB通道线对调后,正常。

   以上几个范例都是由于速度编码器的原因造成的故障,现在的变频器都很智能化,出现故障后,变频器会报故障,通过说明书,并结合实际工作经验,很容易找到故障点。

六、总结

   以上就是本人从设备维护角度简单的说明了光电编码器在转炉控制系统的应用,从实际应用过程来看,效果很好,而且维护简单。只要在设备检修过程中,多注意对编码器底角螺丝紧固及防尘、防水处理,编码器本身一般不会出问题。再注意一点:编码器电缆的防护在实际运行中很重要,许多编码器故障都是电缆的问题。

 

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