更換開度儀表與旋轉編碼器新方法

徐鐘聲

（湖北咸寧三合機電股份有限公司南水北調中線干線工程液壓啟閉機設備維護項目部，河北 保定074200）

1 旋轉編碼器的基本概念

旋轉編碼器是可用來測量位移并配合PWM技術實現快速精準定位的裝置。按內部碼盤的刻孔方式不同分類，旋轉編碼器分為增量式旋轉編碼器和絕對值旋轉編碼器。

增量式編碼器是將位移信號轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成技術脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。當編碼器不動或停電時，需用計數設備來記憶位置。當停電后，編碼器不能有任何移動或外部干擾。否則丟失脈沖，計數設備記憶的零點就會飄移，解決方式是增加參考點，將參考點位置修正成計數設備的記憶位置，為此在每次斷電后就要先找參考點，一般采用開機找零等方法,但這種方式在液壓啟閉機現場控制麻煩，條件也不允許。

絕對值旋轉編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線以2、4、8、16依次編排，在編碼器的每一個位置可獲得一組2n-1次方的唯一2進制編碼，位置唯一，抗干擾，斷電無影響，不需要找參考點，方便使用，在液壓啟閉機項目中應用廣泛。

2 開度儀表和旋轉編碼器使用環境分析

目前，在南水北調工程中，開度儀表和旋轉編碼器24 h處于高溫工作狀態，開度儀表和旋轉編碼器作為一種電子產品，正常使用壽命有限，標準電容壽命2 000～5 000 h，惡劣環境除外，在使用過程中從量變到質變，最多能保證5年的正常使用時間。

在南水北調工程中，采用絕對值旋轉編碼器與油缸活塞桿連接，閘門在開啟或關閉時，旋轉編碼器與活塞桿同步運動，將位移信號編制成2進制電碼傳送到開度儀表，開度儀表將數據傳輸到后臺。

通常旋轉編碼器反映的是活塞桿行程絕對值，而正常工作時開度儀表要求顯示閘門實際開度值，但活塞桿行程絕對值不等于閘門實際開度值，他們是一個曲線鋸齒波型關系。比如，南水北調工程中用的最多的是雙缸弧形門。在制造工藝、安裝過程、土建施工、環境等諸多因素的影響下，造成鋸齒波型拐點不一，一旦旋轉編碼器或開度儀表損壞，需要更換，在不影響調水的情況下，運行維護人員不想重新對開度儀表編程，又不能將閘門落到底部清零，如何更換開度儀表和旋轉編碼器是一個值得探討的問題。

3 更換編碼器新方法

假設在南水北調工程的一個站點，雙缸弧形門左缸開度顯示5 000 mm，右缸開度顯示0 000 mm。啟、閉門操作，右缸數據無變化，經查明右缸旋轉編碼器已壞，這時先微調閘門，使左右水平，開度尺對應5 000 mm處。拆下右缸已壞的旋轉編碼器，裝上同型號旋轉編碼器，先通電在開度儀上預置這支旋轉編碼器的轉向。這時右缸旋轉編碼器會顯示一個數據，假設這個數據為abcd，很顯然與實際開度值不符，現在我們用“曹沖稱象”法來解決這個問題，步驟如下：

（1）將斷電后的右缸（原顯示abcd）編碼器連接到一支測試用的開度儀表上，此時開度儀表顯示值設為efgh，記下這個數據。

（2）將測試的開度儀表，連接到另外1支同型號測試用的編碼器上。

（3）旋轉測試開度儀表，使其也顯示efgh值，此時efgh值雖然與新換右缸旋轉編碼器abcd顯示數據不同，但2進制編碼相同。

（4）從測試開度儀表上拆下測試用旋轉編碼器（旋轉編碼器別轉動），連接到現場控制面板的開度儀表上。

（5）轉動測試用的旋轉編碼器，使其連接開度儀表顯示值為5 000-abcd=IJKL（此操作相當稱重去皮）。

（6）將控制面板上的開度儀表右缸數據IJKL預置清零（去皮完成）。

（7）在轉動編碼器或操作開度儀表過程中，注意觀察現場同一運行周期內，觸摸屏顯示開度是否與開度儀表顯示一致。

（8）將原來先換上的右缸編碼器和控制面板上開度儀表連接。此時，編碼器更換完成，啟門與閉門操作開度儀表顯示正常。

4 更換開度儀表新方法

一般開度儀表內部由三部分組成：顯示板、程序板、驅動板。更換開度儀表只需對程序板完成設置便可。

（1）外部參數設置：換表前先記錄舊表的所有參數，輸入A路上限、B路上限、A路下限、B路下限、控1值、控2值、訊晌值。

（2）內部參數設置：先校對旋轉編碼器類型轉向，將舊表通信地址、波特率、奇偶校驗參數輸入，然后推算15段拐點修正值，對應一一輸入。

（3）儀表當前開度值設置：用一只備用編碼器分別連接舊表和新表，轉動備用編碼器，使舊表與新表當前開度保持一致，按確定鍵貯存。

（4）開度儀表的零位設置：用一只備用編碼器分別連接舊表與新表，旋轉備用編碼器使新表的AJ等于舊表A0，BJ等于B0，最后分別對新開度儀表左右預置清零重啟。

完成以上4個程序，則新開度儀表更換成功。

5 結語

簡而言之，開度儀表和編碼器更換新方法，是用一塊備用的測試儀表和一支備用的旋轉編碼器作為中介，避免了旋轉編碼器顯示不同步、閘門活塞桿的位移絕對值與閘門實際開度值不對稱等困擾，在不進行開度儀表編程、不將閘門落底清零、不影響調水的前提下，快速便捷地更換了開度儀表和旋轉編碼器。此方法適用平板門、單缸弧形門、雙缸弧形門等環境，此技術在水利閘控系統中具有很好的推廣應用價值。