PLC和旋转编码器在塔式起重机位置控制中的应用

　　禹盟编码器介绍PLC和旋转编码器在塔式起重机位置控制中的应用。

　　在塔式起重机小车变幅及起升机构传动控制系统中，很多时候都会涉及到频繁定位问题，即要求能在不同的定位点控制牵引机构的启停，同时也能方便直观地显示出当前的位置。介绍一种方法，通过旋转编码器输出的角位移信号进行辨向和计数，再使用PLC对辨向信号和计数信号进行处理，得到牵引机构在垂直方向以及水平方向运动的位移值并在触摸屏上显示，从而实现精确定位。

　　塔式起重机又称塔机或塔吊，是现代工程建设中一种主要的起重机械。目前大部分的塔机臂长达到60米，70米等，牵引小车牵引幅度较大，司机已经很难通过起重臂上的幅度指示牌确认小车所处的位置。一般都是靠经验估计，或通过地面工作人员利用对讲机估计，这种估计只是得到大致位置。给操作者带来了很多不便，也大大降低了工作效率，安全风险增加了。因此在原有塔机的基础上加装一套塔式起重机小车幅度指示仪显得尤为重要。其有数控显示功能并带有语音提示功能。

　　塔吊起升货物的工作主要是由牵引小车组成的牵引钢丝绳系统以及与电机连接的起升钢丝绳绕绳系统来完成。牵引小车在吊臂上前进或后退则带动货物做水平方向的移动，与电机相连的起升钢丝绳系统控制货物的上升下降。将旋转编码器安装在牵引卷筒的卷轴中心并随牵引卷筒旋转，牵引卷筒由牵引电机驱动，当牵引卷筒运转时，牵引小车运动，此时旋转编码器随牵引卷轴运动并向PLC系统发出连续的AB相脉冲，PLC系统接收到这些脉冲通过计算即可转换为牵引小车的位置。
现在的大多PLC都具有高速计数器功能，不需增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百KHz的脉冲信号，而塔机对水平方向，垂直方向精度和响应速度要求不是很高。因此可以通过对塔机水平方向，垂直方向运动信号通过齿轮进行采样，合理的选用编码器，让脉冲频率即能在PLC处理的范围内又可以满足测量的精度要求。在测量过程中，让PLC对所接收的脉冲数与设定数值进行比较，根据比较结果驱动相应的输出点对牵引小车变频器进行输出频率的控制，实现接近设定值时电机输出频率降低，从而减小系统惯性，达到精确定位的目的。

　　编码器的选取与安装

　　旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它能将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。因此可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。编码器的选取要符合两个方面，一是PLC接收的最高脉冲频率，二是测量的精度（10毫米）。我们选用的是编码器分辨率是100P/R（每转每相输出100个脉冲）的。以测量水平方向位移为例，电机最高转速是1500转/分（25转/秒）、卷扬滚桶直径为400毫米，卷扬滚桶大齿轮数为40，检测用的减速小齿轮数10，齿轮减速比为4。

　　验证如下：

　　本系统脉冲最高频率＝25转/秒×100个/转×2（A/B两相）/4＝1.25KHz

　　理论测量分辨率＝3.14×400×1/(4×100)=3.14毫米=0.00314(米)

　　同时由上面的数据知道系统每发一个脉冲行走了3.14mm。由于系统脉冲最高频率远远低于PLC采用的最高频率，因此满足了第一个条件;我们的行走距离精度要求是10mm，可知理论精度完全满足此要求。

　　在旋转编码器属于精密元件，塔吊机工作环境极为恶劣，在使用中遇到的重要问题是如何抗干扰。具体措施有：1）在编码器外部再加装一防护壳，以加强对其进行保护。2）在安装使用时不要剧烈震动和敲打，安装于检测齿轮上的编码器要求其安装与传动轴误差不大于0.2mm。3）信号传输时用屏蔽电缆，屏蔽线接地。4）选用不怕雨水、灰尘，耐酸、碱腐蚀防护等级IP68的工业级编码器。

　　禹盟自动化科技（上海）有限公司的产品主要有旋转编码器、光电编码器、磁电编码器、复合式编码器、总线编码器、绝对值编码器、增量式编码器、微型编码器等。