编码器在工业快速开门机中的应用

发表时间:2017-12-05 文章出处:北京北成新控伺服技术有限公司人气:-

工业快速门,是指最快移动速度可达到2-2.5米/秒以上的快速打开、关闭的卷帘门,或者根据通行物高度可调节指定开度的快速打开与关闭的自动定位控制。传感器的加入可以解决传统的普通开门机普遍使用的电位器精度低的问题。

卷帘门的快速打开,尤其是按可调的指定开度打开及关闭,极大的减少了人员或车辆(如叉车,货车,工作设备等通行物)进出门的操作等待时间。快速门的高速启闭,同时对无尘环境控制较高的车间及特殊区域极其适用,能有效阻止粉尘,昆虫及污浊空气的流入。同时在冷库与工厂烘房、工厂环境保护等使用快速门可以减少能耗,达到节能减排效益。工业快速门在欧美、日本等发达工业国家早已普及多年。特别是生产型企业,车间与车间之间必定有快速门分隔。如果是食品、医药类的企业,更是政府强制规定的,必须要用快速卷门隔离,防止产品受到二次污染。目前,在国内新建的制药、食品、半导体、冷库及汽车厂等行业厂房,都需要安装快速门。在国家新一轮的节能减排推动下,工业快速门的推广应用也能为工厂与冷库的节能减排做出贡献,并为用户产生效益。

工业快速门的快速打开或在指定可调开度的快速打开与关闭,这种快速控制需要用变频电机或伺服电机控制才能够达到快速准确定位控制,但是使用伺服电机的成本偏高,在快速门使用场合没有必要,目前绝大部分是使用简单的PLC加变频电机的控制。

使用PLC加变频电机的控制方案中,对于启动加速、减速、停车的位置及速度反馈有多种方式,一种是以接近开关等位置开关组信号反馈的半开环控制,一种是以增量编码器的信号做连续位置反馈的位置闭环控制,再有一种是用全量程绝对值编码器做绝对位置反馈的位置闭环控制。

而过去传统的普通开门机普遍使用的电位器精度低,已无法满足快速门的快速连续多点的加减速及停车控制精度要求。以下是各种传感器的比较:

1.以接近开关等开关类的反馈控制原理,由于仅仅是提供单点的位置反馈,减速曲线是依赖于现场惯性阻力推算的,当现场惯性阻力特性改变,例如春夏秋冬的阻力改变,系统新旧的阻力改变,现场各种其他因素介入的改变,这种固定单点反馈及控制却无法改变,而无法达到一致性的准确减速与停车,有时错过刹车点而到位不停车,造成关门撞门,而有时又无法关紧门,这种方法实际上在安装多个开关或自制多开关集成盒的成本也不低,更带来维护上的不方便。另外,在新的推广发展中,工业快速门还需要根据通行物高低,可调节开门的开度,这种用接近开关的控制模式无法满足开度可调的控制要求。事实上在经过多年的快速门应用厂家的实践中,已经证明这种方法较为落后,不希望再使用这种方法。

2.以增量编码器信号反馈做位置闭环反馈想法,按这种想法可以知道快速门移动的连续位置,有效控制器调整变频电机的速度,达到快速调整加、减速并停车的控制要求。但是,在实际使用中,由于变频器内部的逆变干扰信号容易对于增量脉冲的干扰(变频器都有内部直流-交流逆变的原理)、电磁抱刹的突发电磁信号对于增量脉冲的干扰,依据增量信号反馈停车的结果是发现很难保持一致性,增量编码器在电机停电-刹车的时间滞后段也常常无法再获得准确信号,而变得误差有累计。

另外,依据国外工业快速门安全性标准(强制规定),快速门出于安全的考虑需有手自两用关闭门功能,增量编码器在停电手动开关门后位置丢失,必须依赖于外部信号重新确定原始点位置。

根据上述出现的问题,有些厂家不得不选用了接近开关+增量编码器的方案,也即上述1+2的两种反馈组合的方案,以开关信号补偿增量编码器位置的丢失。但是那样的话,成本大大增加了,也带来了维护上的很不方便。

3.以亨士乐系列全行程绝对值编码器为代表的全行程绝对值编码器位置连续反馈。亨士乐编码器是一种创新的全行程的绝对值多圈编码器,其内部为非接触式绝对值码盘,而且不仅仅是在360度的单圈测量,也能依赖于内部类似钟表齿轮的原理测量多圈绝对值位置信息,全行程绝对值编码,当停电后可以全行程移动而位置信息不丢失。应用于工业快速门的亨士乐系列编码器一般选用RS485数字信号输出,可以连接所有类型的小型PLC的RS485接口,这样用户选择控制器面广造价较低,再加上亨士乐系列编码器本身也是走国产价格推广路线,价格已经与同级别的增量编码器相近,为此很受用户欢迎。亨士乐全行程绝对值多圈编码器一般安装于减速箱端,提供全行程的连续绝对位置反馈,控制器依赖于其全位置信息,快速做出变频电机的加减速、停车调整,由于这个是内部全行程绝对值的编码,且以RS485数字信号传递,对于前述的变频器逆变干扰、电磁抱刹的干扰、停电及手动后的移动,都没有影响,而始终提供全行程的绝对值位置反馈,控制器依此可以做出的控制指令能够确保完全的一致性,从而实现快速门快速准确重复精度高的控制要求。另外,对于新推广的开门开度根据通行物可调的要求,及安全性保障可手自两用开门的要求,由于是全行程绝对值位置信号,不受停电下滑或干扰的影响,可在任意高度位置设置开度,完全满足工业快速门今后技术发展的需要。为此,选用亨士乐全行程多圈绝对值编码器,在现场调试变得极为方便,从而可以大大节省现场安装调试成本,以及今后的售后维护成本,其使用经济性远比选用增量编码器或接近开关组来得突出。



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