旋转编码器在碱厂石灰窑配上料系统中的应用

刘 毅

（江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏 淮安 223000）

旋转编码器在碱厂石灰窑配上料系统中的应用

刘 毅

（江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏 淮安 223000）

文章主要是研究石灰窑的配上料系统。通过将绝对编码器应用在石灰窑配上料系统上，提高配料小车控制的准确性和可靠性。绝对编码器选用的是欧姆龙E6CP-AG5C，格雷码处理器选用的是西门子PLC，配上料控制系统选用的是浙江中控ECS-700系统。

旋转编码器；石灰窑；配上料精确控制；安全

石灰工序是纯碱生产中的重要工序。石灰窑是石灰工序的主要设备，石灰窑运行的好坏取决于配上料系统是否高效稳定可靠。上料系统是通过卷扬机带动小车上下，将配比好的煤炭和石灰石送进石灰窑中。为了使小车能够准确的到达窑底装料和到达窑顶卸料，需要通过行程开关来实现小车的上下运动限位。卷扬机卷动钢丝绳带动小车上行直到触发上限位行程开关，然后卷扬机反转带动小车下行直到触发下限位开关。

对小车上下限位的控制非常重要，如上下超限会造成小车冲顶或平衡砣冲顶的严重事故；如不能准确的达到上下位，会造成小车加不上料和卸不下料，无法完成上料。因此，对小车上下限位的控制是否精确可靠，是实现石灰窑自动配上料的关键。

1 接近开关在上下限位控制中存在的弊端

传统的设计是在卷扬机轴上安装传动链条，传动链条带动丝杠旋转，丝杠旋转带动丝帽平行移动，滑块在滑杆上平行移动。可以看出，滑块在滑杆上移动距离与小车上下的移动距离成正比，通过在滑块移动方向上安装接近开关来达到小车上下限位，如图1所示。

图1 丝杠、接近开关实现小车运动限位的原理图

这种通过丝杠上安装形成开关的方式来实现上料小车运行限位的方式存在很多弊端

（1）传动部件较多，运行不可靠。如果传动链条不小心吊链，就会造成小车失去上下限位，造成小车冲顶或平衡砣冲顶的严重事故。丝杠和滑块必须要求加工精度非常高，日常需要润滑管理，维护量大。

（2）因为小车上下的距离约40米，丝杠上滑块移动距离仅有30CM，如果滑块的位置稍有误差，小车的限位距离就会变化很大。这就要求经常对行程开关进行位置校正，否则同样会出现小车冲顶或平衡砣冲顶的严重事故。

（3）上下限位的调整需要调整接近开关的位置，接近开关微微移动一下，小车上下限位的距离变动很大，因此调整过程复杂漫长，并存在一定风险。

2 绝对型旋转编码器在石灰窑上料系统中的应用

绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线…编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

石灰窑改造采取的旋转编码器是欧姆龙E6CPAG5C，供电DC12-24V、输出形式：集电极开路输出、分辨率256（8位）。输出方式如图2所示。

图2 欧姆龙E6CP-AG5C输出方式

将旋转编码器通过万向联轴器与石灰窑卷扬机的轴相连，卷扬机轴驱动旋转编码器的旋转，旋转编码器可以将小车的当前位置信号以格雷码的形式输出，PLC控制器（S7-200）对输入的格雷码信号进行解码，如图3所示。

通过设定上限位、中间位、下限位、上超限位、下超限位的位值可以使PLC控制器（S7-200）输出上限位、中间位、下限位、上超限位的开关量。这些位置开关量被送到DCS控制系统内，系统根据位置信号对卷扬机的驱动电机进行控制，从而达到控制小车上料的目的。如图4、图5所示。

与原先“接近开关限位控制系统”相比，此套控制系统还可利用PLC检测编码器前后位置差来实现运行、溜车、超速等故障报警或跳闸功能。如图6所示。

这样就彻底避免了因编码器与卷扬机连接轴断开或编码器损坏以及连接电缆故障造成限位失效从而引起小车冲顶或平衡砣冲顶的严重事故，保证了上料系统的稳定运行。

图3 PLC对编码器输出的格雷码进行解码

图4 石灰窑配上料控制图

3 结语

通过改造后的实践运行，旋转编码的应该完全取代了丝杠和接近开关，使得石灰窑限位控制的机构更加简单，故障率大大降低，控制精度变的更高。不需要再定期校验接近开关的位置，只需要在控制器里改变上下限的位值就可以完成行程调校了。因旋转编码器可以实现实时输出小车的状态位，故可以计算出当前小车的运行速度，使得操作监控更加直观。

图5 DCS系统对采集的PLC信号进行处理

图6 通过检测编码器位置差实现报警功能

[1]纯碱工学第二版［C］.大连:大连大化设计院.

[2]胡寿松.自动控制理论［C］.2015.

[3]杨红樱.最新仪器仪表选型设计制造与运行检修技术标准手册［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