1、BEN編碼器與SM338模塊在同步糾偏系統(tǒng)的應(yīng)用 本文簡單介紹了倍恩多圈絕對值多圈BE122SM58編碼器的特點，著重講述了糾偏過程中糾偏系統(tǒng)的糾偏依據(jù)與糾偏原理，詳細(xì)闡述了糾偏系統(tǒng)的硬件組成與軟件設(shè)計流程，并針對糾偏系統(tǒng)調(diào)試過程中最容易出現(xiàn)的故障給出了具體的解決方法。1引言我單位上海精芬配合中國水電海外投資自主研發(fā)設(shè)計的175t+175t/10t雙小車橋式起重機(jī)安裝在老撾南歐江五級水電站主房內(nèi)，主要用于3臺立軸水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的安裝及檢修，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子約310t，定子約160t，定、轉(zhuǎn)子采用平衡梁雙鉤抬吊。雙小車橋機(jī)兩個起升機(jī)構(gòu)各自由一臺施耐德ATV71HC16N4160kW變頻器拖動

2、一臺YZPFMC315M2-8-TH110kW變頻電機(jī)經(jīng)由減速機(jī)帶動起升卷筒實現(xiàn)吊鉤的升降。現(xiàn)場雙小車橋式起重機(jī)如圖一所示。 圖一 雙小車橋機(jī)總圖 2倍恩絕對值編碼器德國倍恩（BEN）是全球自動化行業(yè)中久負(fù)盛名的專業(yè)傳感器公司，生產(chǎn)在法國，其生產(chǎn)的BE122SM58系列絕對值編碼器采用現(xiàn)代的快速技術(shù)，通過SSI接口（同步串行接口）傳輸相應(yīng)的軸的位置值，兩根數(shù)據(jù)線和兩根時鐘線，RS422接口與供電電源是電隔離的，分辨率高達(dá)65536步每圈和16384圈，內(nèi)含微處理器，控制模塊發(fā)送一連串脈沖給BEN絕對值編碼器以獲得位置數(shù)據(jù)，與此同時絕對值BEN編碼器同時發(fā)送一串位置

3、數(shù)據(jù)給控制模塊，該系列編碼器主要有以下特點：工作電壓范圍寬達(dá)DC10-30V；輸出碼為格雷碼或二進(jìn)制碼；總精度多圈30位；接口形式為SSI接口，符合RS422協(xié)議；傳輸速率為0.1-2Mbit/S；帶有選擇計數(shù)方向功能；具有零位設(shè)置功能；具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在非常惡劣的環(huán)境下使用；防護(hù)等級高達(dá)IP65，工作環(huán)境溫度范圍廣達(dá)-4085。基于倍恩絕對值編碼器以上的優(yōu)良特點，所以在此糾偏系統(tǒng)中，采用兩件倍恩多圈絕對值編碼器BE122SM58-N011K1ROGN-1213來作為雙鉤的位置檢測和實時糾偏控制。BEN編碼器安裝在起升卷筒上，如圖二所示。圖二 編碼器安裝位置3糾偏依據(jù)與原理

4、兩起升機(jī)構(gòu)在抬吊發(fā)電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子的過程中，由于兩起升機(jī)構(gòu)不是剛性軸連接，難以保證兩吊鉤高度差時時刻刻都在一個固定的范圍內(nèi)，如果高度差超過了這個范圍，對發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的安裝勢必會造成一定的影響。這就要求我們電氣控制系統(tǒng)中必須進(jìn)行實時自動糾偏，保證雙鉤高度差在一定范圍內(nèi)。這里將上海精芬絕對值BEN編碼器檢測到的1#鉤高度與2#鉤高度分別簡稱為A與B。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)-SA500從1#車或2#車旋轉(zhuǎn)到聯(lián)動的第一次，這里可能有三種情況會出現(xiàn)，如下所示：如果0A-B5cm或0B-A5cm，則兩起升機(jī)構(gòu)可以同時上升或下降，且吊鉤有5個速度；如果A>B，A-B5cm，這里可能有兩種情況會出現(xiàn)，如下所示：、

5、如果A-B50cm，如果執(zhí)行上升命令，則1#鉤自動停止上升，2#鉤上升且2#鉤有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，直到A=B；如果執(zhí)行下降命令，則2#鉤自動停止下降，1#鉤下降且1#鉤下降有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，直到A=B；、如果5cmA-B50cm，如果執(zhí)行上升命令，則1#鉤自動停止上升，2#鉤上升且2#鉤速度自動降到慢速1檔，直到A=B，如果執(zhí)行下降命令，則2#自動停止下降，1#鉤下降且1#鉤下降速度自動降到慢速1檔，直到A=B；如果B>A，且B-A5cm，這里可能有兩種情況會出現(xiàn)，如下所示：、如果B-A50cm，如果執(zhí)行上升命令，則2#鉤自動停止上升，1#鉤上升且1#鉤有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，

6、直到B=A，如果執(zhí)行下降命令，則1#鉤自動停止下降，2#鉤下降且2#鉤下降有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，直到B=A；、如果5cmB-A50cm，如果執(zhí)行上升命令，則2#鉤自動停止上升，1#鉤上升且1#鉤速度自動降到慢速1檔，直到B=A，如果執(zhí)行下降命令，則1#鉤自動停止下降，2#鉤下降且2#鉤速度自動降到慢速1檔，直到B=A；、如果在聯(lián)動（不算從1#車或2#車旋轉(zhuǎn)到聯(lián)動的第一次）的過程中出現(xiàn)5cmA-B50cm，如果執(zhí)行上升命令，則1#鉤自動停止上升，2#鉤上升且2#鉤速度自動降到慢速1檔，直到A=B，如果執(zhí)行下降命令，則2#鉤自動停止下降，1#鉤下降且1#鉤速度自動降到慢速1檔，直到A=B；如果在

7、聯(lián)動過程中出現(xiàn)A-B50cm，如果執(zhí)行上升命令，則1#鉤自動停止上升，2#鉤上升且2#鉤上升有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，直到A=B，如果執(zhí)行下降命令，則2#鉤自動停止下降，1#鉤下降且1#鉤下降有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，直到A=B；如果在聯(lián)動過程中出現(xiàn)5cmB-A50cm，如果執(zhí)行上升命令，則2#鉤自動停止上升，1#鉤上升且1#鉤上升速度自動降到慢速1擋，直到B=A，如果執(zhí)行下降命令，則1#鉤自動停止下降，2#鉤下降且2#鉤下降速度自動降到慢速1擋，直到B=A；如果在聯(lián)動過程中出現(xiàn)B-A50cm，如果執(zhí)行上升命令，則2#鉤自動停止上升，1#鉤上升且1#鉤有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，直到B=A，如果執(zhí)行下

8、降命令，則1#鉤自動停止下降，2#鉤下降且2#鉤下降有5個速度，并且可調(diào)節(jié)，直到B=A。其中臨界值5cm根據(jù)機(jī)械平衡梁的要求定義，而臨界值50cm根據(jù)吊鉤在一定的減速時間從最高速度減到最低速度變化的距離而計算出來。4糾偏系統(tǒng)的設(shè)計4.1糾偏系統(tǒng)的硬件組成S7-300系列PLC出色主要表現(xiàn)在以下方面：循環(huán)周期短、處理速度快；指令集功能強(qiáng)大（包含350多條指令），可用于復(fù)雜功能；產(chǎn)品設(shè)計緊湊，可用于空間有限的場合；模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計更加靈活；功能模塊和I/O模塊可選擇；有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型。基于S7-300PLC的以上優(yōu)點，本雙小車橋式起重機(jī)采用S7-300PLC作為電氣控制系統(tǒng)的核心

9、，具體硬件組成如下圖三所示。 圖三 硬件系統(tǒng)配置在糾偏系統(tǒng)硬件配置中，帶有西門子位置檢測模塊SM338，SM338模塊主要有以下優(yōu)良特點：用于連接多達(dá)三個絕對值BEN編碼器(SSI)的輸入以及2個用于凍結(jié)編碼器數(shù)值的數(shù)字輸入；允許在運(yùn)動系統(tǒng)中對編碼器值直接做出反應(yīng)；圖四SM338模塊設(shè)置用戶程序中處理由SM338記錄的編碼器值；支持等時模式；可選編碼器數(shù)據(jù)采集模式；支持幀長度為為13位、21位、25位的絕對值編碼器（SSI）；支持的數(shù)據(jù)格式為格雷碼或二進(jìn)制碼，且如果BEN編碼器輸出的數(shù)據(jù)格式為格雷碼的話SM338模塊還自動轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。其中，兩路SSI絕對值BEN編碼器信

10、號直接進(jìn)入西門子SM338模塊的通道一和通道二，由用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。SM338模塊設(shè)置如圖四所示。圖四  SM338模塊設(shè)置5.2軟件設(shè)計流程本雙小車橋式起重機(jī)以S7-300PLC作為控制系統(tǒng)的核心，其大致的程序控制流程如圖五所示，糾偏的具體程序在這里不再復(fù)述。圖五 程序控制流程圖6常見故障及處理方法在現(xiàn)場調(diào)試中，最容易造成SM338模塊報故障的原因主要如下表一所示：表一常見故障原因及解決方法故障原因解決辦法SSI絕對值BE122SM58-N011K1R07編碼器進(jìn)SM338模塊的信號線或時鐘線或電源線接錯或斷線檢查上海精芬BEN編碼器接線SSI絕對值BE122SM58編碼器進(jìn)入SM338模塊的信號有干擾，屏蔽層沒可靠接地將編碼器屏蔽層一端可靠接地SSI絕對值BEN編碼器損壞或者SM338模塊本身損壞更換SSI絕對值BEN編碼器或SM338模塊SM338模塊參數(shù)設(shè)置不對重新參照SSI絕對值編碼器參