絕對值真多圈編碼器用於(yu) 閘門開度儀(yi) 及高度控製方案

水閘閘門控製，涉及到防洪、排洪，引水、排汙，通船、發電等應用，以及一些起重卷揚機提升的高度控製應用，其控製安全性越來越重要，現在設計已要求手動現地應急控製與(yu) 遠程自動控製都要獨立考慮，而對於(yu) 絕對值多圈編碼器的使用，不再使用增量值編碼器或單圈絕對值編碼器，也幾乎已經為(wei) 行業(ye) 規範了。過去，水閘控製中，絕對值多圈編碼器大多選用了SSI（同步串聯）輸出信號，而現在設計安全性的要求下，遇到了兩(liang) 個(ge) 困難：
 
一．原SSI編碼器的兩(liang) 個(ge) 困難
1．  SSI信號手、自控製無法獨立。
     SSI信號為(wei) 時鍾同步串聯信號，點對點傳(chuan) 輸，時鍾發送與(yu) 信號接收隻能為(wei) 同一個(ge) 設備，如果編碼器信號連接現地閘門開度儀(yi) 表，就不能再給自動控製的PLC信號，而隻能由閘門開度儀(yi) 表再輸出信號給PLC，這樣，係統的可靠性都建立在閘門開度儀(yi) 上，而SSI閘門開度儀(yi) 售價(jia) 高，廠家良莠不齊，存在較大安全隱患；如果編碼器信號直接輸出給PLC，隻有少數歐洲品牌PLC有SSI接口，如西門子s7-300(S7-200就沒有)，這樣造價(jia) 高，可選麵少，而且現地手動控製的信號要依賴於(yu) 自動控製的PLC給，失去了手動應急控製的意義(yi) 。
2． SSI信號端口無法插入防雷器，較易被損壞。
     SSI信號為(wei) “同步”串聯信號，其實並不完全同步，其由接收設備發送時鍾到編碼器，編碼器再發送信號到接收設備，內(nei) 部“同步”比較，有一個(ge) 同步時間差的範圍要求，一旦插入防雷器，或電纜較長、電纜不專(zhuan) 業(ye) ，信號的同步性超出了偏差範圍，數據就會(hui) 跳碼，而無法正常工作。我公司過去多年研發過SSI防雷器，在實驗階段都可以符合同步性偏差範圍，可在現場條件下，往往無法保證SSI信號的同步性而跳碼，而不得不放棄。由於(yu) 無法加入信號防雷器，SSI編碼器每年被打壞的數量很多，包括德國著名品牌的，例如江蘇三河閘，使用63個(ge) 德國著名品牌SSI編碼器，每年被雷擊打壞的約3-5個(ge) 。
 
二．絕對值編碼器雙輸出信號的解決(jue) 方案
       為(wei) 了解決(jue) 如上的問題，三峽水電站是用了兩(liang) 套閘門開度傳(chuan) 感器作為(wei) 備份，這樣對於(yu) 大多數閘門控製是不現實的。在與(yu) 國內(nei) 水利設計單位及業(ye) 主的多方討論後，我們(men) 推出了雙輸出絕對值真多圈編碼器，用於(yu) 閘門開度儀(yi) 的手、自獨立並冗餘(yu) 控製，如下示意圖：
 
 
    GAX60..LB絕對值真多圈編碼器，雙信號輸出為(wei) 傳(chuan) 統的4—20mA和總線型RS485信號，這兩(liang) 種信號幾乎所有的PLC都有可連接的接口，而連接的儀(yi) 表也可以從(cong) 大部分正規的儀(yi) 表廠家找到。
這個(ge) 方案的特點如下：
1．  GAX60..LB編碼器為(wei) 機械齒輪組真多圈絕對值編碼器，外形安裝尺寸完全與(yu) 原來的德國進口SSI編碼器相同，安裝上可直接替換。編碼器外殼防護等級為(wei) IP67，溫度等級為(wei) -40度—80度，符合水利潮濕、高低溫的使用。
2．  雙輸出的信號為(wei) 4—20mA和RS485，可傳(chuan) 輸距離400米—1000米（依據電纜），符合直接遠傳(chuan) 要求；此兩(liang) 種信號都有成熟的、大量已使用的防雷器，對信號端口（無論是編碼器還是接收設備）可起到保護作用。
3．  所有的PLC都可以有4—20mA接口，大部分的PLC也可以連接RS485信號，這樣對於(yu) PLC的可選麵就大大增加，成本就可以下來；而4—20mA和RS485信號，也可以找到標準的、成熟的儀(yi) 表，以增加儀(yi) 表的可靠性並降低成本。PLC和儀(yi) 表，可以相互選擇使用4—20mA信號還是RS485信號。
4．  編碼器雙信號分別進手動現地控製與(yu) 自動PLC控製，兩(liang) 套控製既可以獨立，又可以相互冗餘(yu) ，控製安全性可以大大增強，而成本卻可以下降。由於(yu) 可以增加安裝防雷器，今後的維護備件成本也下降了。
 
三．討論參考：
1．  載荷保護控製。由於(yu) 相當多的卷揚式提升機需要載荷保護，同樣可選擇4—20mA輸出的載荷傳(chuan) 感器，此方案中，閘門開度儀(yi) 表可選用2路輸入的4—20mA輸入儀(yi) 表。
2. 卷揚提升機。此方案不僅(jin) 僅(jin) 可用於(yu) 水閘閘門開度儀(yi) 控製，同樣可用於(yu) 各類有安全要求的卷揚提升機高度控製，例如鋼鐵廠煉鐵高爐小車送料控製等（已有成功案例）。