堆取料机回转检测所发挥的作用

杜常亮

（大连天重散装机械设备有限公司，辽宁 大连 116000）

堆取料机回转检测所发挥的作用

杜常亮

（大连天重散装机械设备有限公司，辽宁 大连 116000）

文章介绍了旋转编码器在斗轮堆取料机上的应用情况。实践证明，利用可编程序控制的高速计数器功能配合旋转编码器的使用，可有效地实现对回转角度的测量和对设备的回转保护功能，能够达到定位准确、调整方便、安全可靠的目的。

斗轮堆取料机；旋转编码器；回旋保护装置

斗轮堆取料机是最大的散料处理成套设备，由于生产效率很高，越来越受到世界各国的重视，目前，已广泛用于电力、交通、化工等领域的大型露天矿、储料场、仓库、发电厂、大型港口码头。为了保护设备，在堆、取煤时必须有效控制其回转角度在规定的范围内，因此设置了回转保护装置。传统的保护装置是在回转体的下部安装行程开关，此开关易损坏，使设备的回转保护失效。利用可编程序控制器的高速计数功能配合旋转编码器的使用，有效地实现了对回转角度的测量和对设备的回转保护，可靠性较高。文章将从旋转编码器的机械安装、电气接线、PLC的组态等几个方面进行介绍。

采用PLC控制，其原理是利用与回转机构连接的编码器向PLC发出脉冲，PLC对接收的脉冲信号进行高速计数，当与回转角度对应的脉冲超出所规定的范围时，PLC根据组态逻辑对回转液压电动机进行相应的控制，从而达到保护设备的要求。

1 编码器的原理及分类

光电编码器是利用光栅衍射原理实现位移——数字变换，从20世纪50年代开始应用于机床和计算仪器，因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点，在国内外受到重视和推广。近年来更取得长足的发展，在精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面得到广泛的应用。 光电编码器按编码方式分为二类：增量式与绝对式。

（1）增量型编码器（旋转型）工作原理。由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D，每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360°），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90°，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。增量型编码器的一般应用：测速，测转动方向，测移动角度、距离（相对）。

（2）绝对型编码器（旋转型）。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。

2 旋转编码器的机械连接

图1 编码器与回旋驱动装置连接示意图

回转驱动装置设置在转盘上，驱动原理为液压电动机带动涡轮减速机。通过联轴器经由传动轴，带动小齿轮啮合固定在门座架上的大齿圈使回转部分转动。为了使旋转编码器与回转驱动装置相连接，工程实施中在编码器与涡轮输出轴之间增加了联接轴，图1为旋转编码器与回转驱动装置连接示意图。这样当驱动装置带动小齿轮啮合大齿圈使回转部分转动的同时，也带动旋转编码器旋转，从而使回转部分的回转与编码器的轴的旋转建立了相对应的关系，也为PLC对回转电机的控制奠定了基础。

3 旋转编码器与PLC的接线

在旋转编码器与回转驱动装置连接好后．需将编码器的脉冲信号输入PLC中。这次改造，PLC仅连接1个旋转编码器，故采用PLC内置的高速计数器0来计数，不需另外配置高速计数器模板。因斗轮机回转时可2个方向回转，故编码器使用2个方向的脉冲信号，即递增计数脉冲和递减计数脉冲。

4 旋转编码器在PLC中的组态

（1）PLC与编程设备的连接。采用安装有编程支持软件的个人计算机，通过与PLC的连接对程序下载、调试、在线监视，极大的缩短了工程人员的编程、调试工作。

（2）保护功能实现方法分析。将斗轮机悬臂与轨道中心线的平行位置设为初始位，其与轨道中心线的夹角定义为位置角，悬臂在初始位向右方时，位置角为正，相反其在初始位向左方时，位置角为负。设初始位的位置角为0°，对应旋转编码器的脉冲设为P0=0；当悬臂在初始位的右方时，位置角为正，悬臂向右旋转时，脉冲数值增加，位置角变大，悬臂向左转时，脉冲数值递减，位置角变小；悬臂向左转时，脉冲数值及位置角的绝对值都增大，但脉冲数及位置角的方向均为负，悬臂向右旋转时，脉冲数值及位置角的绝对值减小，如图2所示。

图2 悬臂回旋角度及脉冲数值范围图

5 结语

旋转编码器的应用，使斗轮机堆取料机的回转保护功能变得准确、可靠且易维护，有效地解决了原设备系统中采用行程开关方式出现的动作不可靠、设备易损等问题。同时，也为采用旋转编码器对斗轮机的仰俯角度的控制及保护问题提供了技术基础及实现依据。随着技术的发展和用户对产品性能、质量要求的提高，斗轮堆取料机还会不断发展和完善。通过技术进步和创新，会有更多更好的国产斗轮堆取料机产品问世，投向国内外市场。

［1］金篆芷.现代传感器技术［M］.北京：电子工业出版社，1995.

［2］濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）［M］.北京：高等教育出版社，2001.

Function of the Heap Reclaimer Rotation Detection

DU Chang-liang
（Dalian Tianzhong Bulk Machinery and Equipment Co.，Ltd.，Dalian，Liaoning 116000，China）

This paper introduces the application of rotary encoders in bucket wheel stacker.Practice has proved that the use of programmable high-speed counter function with the use of rotary encoders can effectively achieve the measurement of the rotation angle and the equipment of the rotation protection function，and the goal of accurate positioning,easy adjustment，safety and reliability.

bucket wheel stacker reclaimer；rotary encoder；rotary protection device

TH24

A

2095-980X（2017）02-0081-01

2017-02-07

杜常亮（1987-），男，助理工程师，主要从事斗轮堆取料机、翻车机设计工作。