絕對型編碼器在高爐爐頂系統中的應用

編碼器常被應用于測量長度，位置，速度或角度等。按照信號原理，有增量型和絕對型兩類編碼器。以絕對型編碼器為例，這種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。

本教程將分兩部分來講解編碼器在爐頂系統中的應用：
第一部分為:編碼器在爐頂系統中的安裝位置及功能。
第二部分為：介紹幾種常見的編碼器參數、接線方式及編程設計思想。

一、 編碼器應用概述

在中型、大型高爐的爐頂控制系統中，為提高布料準確度、精確控制料流速度，實時探測高爐料面，需要獲得某些關鍵設備的正確位置。這些位置（或角度）通過與機械轉軸連接的編碼器來讀取。如下圖所示：

這些關鍵設備的控制情況如下：
Ø下料閘 通過下料閘的開度（γ角）大小來控制下料速度。
Ø溜槽 通過溜槽實現環形布料。其中，包括有控制傾動的上傾、下傾角度（α角）和控制溜槽旋轉角度（β角， 0～360o）
Ø 探尺 通過探尺來探測高爐料面深度。

二、三種常見編碼器的型號特點

1、FRABA絕對式多圈并行編碼器的主要參數如下：

2、Eltra多轉絕對型并行編碼器的主要參數如下

3、TURCK絕對型單轉軸型編碼器的主要參數如下：

三、三種編碼器的接線方式

1、FRABA編碼器是數字量的，它連接到PLC的數字量模塊，編碼器出來的1顆線對應模塊的1位。一共連接了23顆線，其中，2顆電源線，21顆信號線。21顆信號線中，每轉的分辨率為8192=213，用到13顆線；最大轉數為256=28，用到8顆線。具體接線方式如下：

2、Eltra編碼器也是數字量的。一共連接了16顆線，其中，2顆電源線，14顆信號線。14顆信號線中，每轉的分辨率為1024=210，用到10顆線；最大轉數為16=24，用到4顆線。具體接線方式如下：

3、Turck編碼器是模擬量的。它連接到PLC的模擬量模塊。編碼器旋轉時，輸出4～20mA的電流信號。具體接線方式如下：

這其中，I+為電流環路的輸入；I-為電流環路的輸出；ST為SET輸入，用于復位編碼器，設定為4mA；VR即Up/down輸入，當該值為0時，軸順時針旋轉時，輸出漸增的電流值，逆時針時，輸出漸減的電流值；該值為1時，則相反。連帶模件的接線圖如下：

四、程序實現

1.編碼器（FRABA）的程序實現
 將編碼器的21位二進制值讀出來。這里，我們用一個32位的DWORD型變量MD0來存放讀出的編碼器數值，如圖所示：

計算出編碼器旋轉一圈，對應的探尺實際距離，這里假設實際距離為L0，則探尺的探測距離 L=MD0/8192 ＊ L0

2.編碼器（Eltra）的程序實現

其編程設計思想與東探尺基本類似。唯一不同的是，西探尺的編碼是格雷碼，而非二進制碼，編程時，要先將格雷碼轉換成為二進制碼，其轉換方法為：保留格雷碼的最高位作為二進制碼的最高位，而次高位二進制碼為高位二進制碼與次高位格雷碼相異或，而二進制碼的其余各位與次高位二進制碼的求法相類似。

這樣讀取14為格雷碼編碼的編碼器數值的方法如圖所示，這里用MW4來存放讀取的編碼器數值：

3.編碼器（Turck）的程序實現

這種編碼器是模擬量信號。進入PLC后，4～20mA電流信號轉換為0～27648.這里，以回轉為例，假設，在回轉角度為00時，對應的模入值為PIWmin；回轉角度為3600時，對應的模入值為PIWmax；那么，當回轉轉到某角度β時，對應的模入值為PIW，下列等式是成立的：