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双输出值真多圈编码器用于闸门开度仪控制
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水闸闸门控制,涉及到防洪、排洪,引水、排污,通船、发电等应用,其控制安全性越来越重要,现在设计已要求手动现地应急控制与远程自动控制都要独立考虑,而对于值多圈编码器的使用,不再使用增量值编码器或单圈值编码器,也几乎已经为行业规范了。过去,水闸控制中,值多圈编码器大多选用了SSI(同步串联)输出信号,而现在设计安全性的要求下,遇到了两个困难:
 
一.原SSI编码器的两个困难
1.        SSI信号手、自控制无法独立。
     SSI信号为时钟同步串联信号,点对点传输,时钟发送与信号接收只能为同一个设备,如果编码器信号连接现地闸门开度仪表,就不能再给自动控制的PLC信号,而只能由闸门开度仪表再输出信号给PLC,这样,系统的可靠性都建立在闸门开度仪上,而SSI闸门开度仪售价高,厂家良莠不齐,存在较大安全隐患;如果编码器信号直接输出给PLC,只有少数欧洲品牌PLC有SSI接口,如西门子S7-300(S7-200就没有),这样造价高,可选面少,而且现地手动控制的信号要依赖于自动控制的PLC给,失去了手动应急控制的意义。
2.        SSI信号端口无法插入防雷器,较易被损坏。
     SSI信号为“同步”串联信号,其实并不完全同步,其由接收设备发送时钟到编码器,编码器再发送信号到接收设备,内部“同步”比较,有一个同步时间差的范围要求,一旦插入防雷器,或电缆较长、电缆不专业,信号的同步性超出了偏差范围,数据就会跳码,而无法正常工作。我公司过去多年研发过SSI防雷器,在实验阶段都可以符合同步性偏差范围,可在现场条件下,往往无法保证SSI信号的同步性而跳码,而不得不放弃。由于无法加入信号防雷器,SSI编码器每年被打坏的数量很多,包括德国品牌的,例如江苏三河闸,使用63个德国品牌SSI编码器,每年被雷击打坏的约3-5个。
 
二.值编码器双输出信号的解决方案
    为了解决如上的问题,三峡水电站是用了两套闸门开度传感器作为备份,这样对于大多数闸门控制是不现实的。在与国内水利设计单位及业主的多方讨论后,我们推出了双输出值真多圈编码器,用于闸门开度仪的手、自独立并冗余控制,如下示意图:
 
GAX60..LB值真多圈编码器,双信号输出为传统的4—20mA和总线型RS485信号,这两种信号几乎所有的PLC都有可连接的接口,而连接的仪表也可以从大部分正规的仪表厂家找到。
这个方案的特点如下:
1. GAX60..LB编码器为机械齿轮组真多圈值编码器,外形安装尺寸完全与原来的德国进口SSI编码器相同,安装上可直接替换。编码器外壳防护等级为IP67,温度等级为-40度—80度,符合水利潮湿、高低温的使用。
2. 双输出的信号为4—20mA和RS485,可传输距离400米—1000米(依据电缆),符合直接远传要求;此两种信号都有成熟的、大量已使用的防雷器,对信号端口(无论是编码器还是接收设备)可起到保护作用。
3. 所有的PLC都可以有4—20mA接口,大部分的PLC也可以连接RS485信号,这样对于PLC的可选面就大大增加,成本就可以下来;而4—20mA和RS485信号,也可以找到标准的、成熟的仪表,以增加仪表的可靠性并降低成本。PLC和仪表,可以相互选择使用4—20mA信号还是RS485信号。
4. 编码器双信号分别进手动现地控制与自动PLC控制,两套控制既可以独立,又可以相互冗余,控制安全性可以大大增强,而成本却可以下降。由于可以增加安装防雷器,今后的维护备件成本也下降了。
 
三.讨论参考:
1. 载荷保护控制。由于相当多的卷扬式提升机需要载荷保护,同样可选择4—20mA输出的载荷传感器,此方案中,闸门开度仪表可选用2路输入的4—20mA输入仪表。

2。 卷扬提升机。此方案不仅仅可用于水闸闸门开度仪控制,同样可用于各类有安全要求的卷扬提升机高度控制,例如钢铁厂炼铁高炉小车送料控制等(已有成功案例)。
 

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