绝对值编码器及其在钢铁治炼中的应用

绝对值编码器及其在钢铁治炼中的应用

本文简要介绍了绝对值编码器的工作原理，并以转炉氧枪的定位为例，重点介绍了绝对值编码器的实际应用和注意事项。

绝对值编码器简介

光电编码器是一种集成了光学、机械和电气技术的数字传感器。它是一种通过光电转换将输出波上的机械几何位移转换为脉冲或数字量的传感器。它可以精确地测量被测物体的角度或线性位移。根据测量方法的不同，它可以分为旋转编码器和线性编码器。根据编码方法，它可以分为绝对值编码器、增量编码器和混合编码器。

绝对值编码器使用光学信号扫描表盘上的格雷码表盘（连接到传输波），以确定测量对象的绝对位置值。圆形表盘上有几个径向同心的代码通道，每个通道由透明和不透明扇区组成。相邻代码通道的数量是两倍，表盘上的代码通道数量是二进制数字的数量。表盘的一侧是光源，另一侧是与每个代码通道相对应的光敏元件。如果码盘位于不同的位置，则每个光敏元件根据其是否被点亮来转换相应的电平信号，并形成十进制数。这种编码器的特点是它不需要计数器，可以读取与轴上任何点的位置相对应的固定数字代码。显然，代码轨迹越多，分辨率就越高。对于具有二进制N位分辨率的编码器，其代码盘必须具有N个条形码磁道。绝对值编码器使用自然二进制或循环二进制（葛蔡码）方法进行光电转换。其特点是：1。在一个检测周期内，不同角度有不同的格雷码，因此编码器输出的位置数据是唯一的；2.无累积误差；3.电源关闭后位置信息不会丢失

绝对值编码器应用示例

绝对值编码器广泛用于钢铁冶炼，通常用于测量转炉中氧气枪的位置和钢包车的位置。以转炉氧枪位置测量为例，将一个25位并行输出绝对值编码器连接到提升电机上。通过对编码器输出值的转换和比较，实现了手枪位置的确定和行程控制。

转换方法如下：25位并行输出绝对值编码器的输出信号是通过25个开关输入点连接到PLC的25位二进制代码。在PLC中，编码器通过二进制到十进制转换的实际输出范围为0-226-1。编码器和PLC也可以通过Profibus和DriverNet等总线进行通信，直接读取编码器数据。通过总线进行通信可以实现更多功能，例如重置或分配编码器值。但对局部环境也有一定的要求，如局部环境差、电磁干扰大、温度高等问题。由于难以修复总线错误，因此不建议使用这种总线通信方法。

假设在实践中编码器总是正向旋转（即编码器的旋转值从0变为226-1），其初始值与旋转次数之间的关系如图1所示。手枪位置和编码器值的校准允许控制手枪位置。首次使用时，需要根据现场实际枪位和编码器的输出值调整枪位，并更改PLC程序中的相关参数。因此，在未来的维护和维修过程中，当更换编码器时，必须重新调整枪的位置。

校准方法和原理如下：

（1） 与机电安装人员确认设备安装到位，观察编码器输出值，确认第24个值在输出值0的第25位。校准前，确保编码器输出值接近量程中心，以避免编码器值从0变为226-1或226-0时导致的枪位置跳跃。尽管25位绝对值编码器的输出范围足够大，可以满足上枪行程范围校准的要求，但如果这个问题得不到解决，在初始安装阶段，这个问题仍然会对未来的正常生产构成潜在威胁。

（2） 将上手枪保持在一定高度，测量手枪头部与参考平面的实际距离为y1，并根据该高度记下编码器值x1。将上部手枪移动到不同的高度，测量手枪头部与参考平面的实际距离为V2，并根据该高度记录编码器值x2。使用以下公式计算相关参数a和b，并更改PLC程序中相应位置的参数值。完成了上炮的定标和定标工作。

校准完成后，有必要将程序中相应的喷枪比较值（例如，内部和外部吹点的编码器值的比较值等）调整为新参数，这一点不再赘述。

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