堆取料機回轉檢測所發揮的作用

杜常亮

（大連天重散裝機械設備有限公司，遼寧 大連 116000）

堆取料機回轉檢測所發揮的作用

杜常亮

（大連天重散裝機械設備有限公司，遼寧 大連 116000）

文章介紹了旋轉編碼器在斗輪堆取料機上的應用情況。實踐證明，利用可編程序控制的高速計數器功能配合旋轉編碼器的使用，可有效地實現對回轉角度的測量和對設備的回轉保護功能，能夠達到定位準確、調整方便、安全可靠的目的。

斗輪堆取料機；旋轉編碼器；回旋保護裝置

斗輪堆取料機是最大的散料處理成套設備，由于生產效率很高，越來越受到世界各國的重視，目前，已廣泛用于電力、交通、化工等領域的大型露天礦、儲料場、倉庫、發電廠、大型港口碼頭。為了保護設備，在堆、取煤時必須有效控制其回轉角度在規定的范圍內，因此設置了回轉保護裝置。傳統的保護裝置是在回轉體的下部安裝行程開關，此開關易損壞，使設備的回轉保護失效。利用可編程序控制器的高速計數功能配合旋轉編碼器的使用，有效地實現了對回轉角度的測量和對設備的回轉保護，可靠性較高。文章將從旋轉編碼器的機械安裝、電氣接線、PLC的組態等幾個方面進行介紹。

采用PLC控制，其原理是利用與回轉機構連接的編碼器向PLC發出脈沖，PLC對接收的脈沖信號進行高速計數，當與回轉角度對應的脈沖超出所規定的范圍時，PLC根據組態邏輯對回轉液壓電動機進行相應的控制，從而達到保護設備的要求。

1 編碼器的原理及分類

光電編碼器是利用光柵衍射原理實現位移——數字變換，從20世紀50年代開始應用于機床和計算儀器，因其結構簡單、計量精度高、壽命長等優點，在國內外受到重視和推廣。近年來更取得長足的發展，在精密定位、速度、長度、加速度、振動等方面得到廣泛的應用。 光電編碼器按編碼方式分為二類：增量式與絕對式。

（1）增量型編碼器（旋轉型）工作原理。由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D，每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360°），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A、B兩相相差90°，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。增量型編碼器的一般應用：測速，測轉動方向，測移動角度、距離（相對）。

（2）絕對型編碼器（旋轉型）。絕對編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排。這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

絕對編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數據的可靠性大大提高了。

2 旋轉編碼器的機械連接

圖1 編碼器與回旋驅動裝置連接示意圖

回轉驅動裝置設置在轉盤上，驅動原理為液壓電動機帶動渦輪減速機。通過聯軸器經由傳動軸，帶動小齒輪嚙合固定在門座架上的大齒圈使回轉部分轉動。為了使旋轉編碼器與回轉驅動裝置相連接，工程實施中在編碼器與渦輪輸出軸之間增加了聯接軸，圖1為旋轉編碼器與回轉驅動裝置連接示意圖。這樣當驅動裝置帶動小齒輪嚙合大齒圈使回轉部分轉動的同時，也帶動旋轉編碼器旋轉，從而使回轉部分的回轉與編碼器的軸的旋轉建立了相對應的關系，也為PLC對回轉電機的控制奠定了基礎。

3 旋轉編碼器與PLC的接線

在旋轉編碼器與回轉驅動裝置連接好后．需將編碼器的脈沖信號輸入PLC中。這次改造，PLC僅連接1個旋轉編碼器，故采用PLC內置的高速計數器0來計數，不需另外配置高速計數器模板。因斗輪機回轉時可2個方向回轉，故編碼器使用2個方向的脈沖信號，即遞增計數脈沖和遞減計數脈沖。

4 旋轉編碼器在PLC中的組態

（1）PLC與編程設備的連接。采用安裝有編程支持軟件的個人計算機，通過與PLC的連接對程序下載、調試、在線監視，極大的縮短了工程人員的編程、調試工作。

（2）保護功能實現方法分析。將斗輪機懸臂與軌道中心線的平行位置設為初始位，其與軌道中心線的夾角定義為位置角，懸臂在初始位向右方時，位置角為正，相反其在初始位向左方時，位置角為負。設初始位的位置角為0°，對應旋轉編碼器的脈沖設為P0=0；當懸臂在初始位的右方時，位置角為正，懸臂向右旋轉時，脈沖數值增加，位置角變大，懸臂向左轉時，脈沖數值遞減，位置角變小；懸臂向左轉時，脈沖數值及位置角的絕對值都增大，但脈沖數及位置角的方向均為負，懸臂向右旋轉時，脈沖數值及位置角的絕對值減小，如圖2所示。

圖2 懸臂回旋角度及脈沖數值范圍圖

5 結語

旋轉編碼器的應用，使斗輪機堆取料機的回轉保護功能變得準確、可靠且易維護，有效地解決了原設備系統中采用行程開關方式出現的動作不可靠、設備易損等問題。同時，也為采用旋轉編碼器對斗輪機的仰俯角度的控制及保護問題提供了技術基礎及實現依據。隨著技術的發展和用戶對產品性能、質量要求的提高，斗輪堆取料機還會不斷發展和完善。通過技術進步和創新，會有更多更好的國產斗輪堆取料機產品問世，投向國內外市場。

［1］金篆芷.現代傳感器技術［M］.北京：電子工業出版社，1995.

［2］濮良貴，紀名剛.機械設計（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，助理工程師，主要從事斗輪堆取料機、翻車機設計工作。