在工程機械、建材機械、礦山機械、工程車輛及冶金、水利、港口機械等大型重型設備中,可靠性與(yu) 安全第一的概念在控製中越來越重要,出於(yu) 安全的要求,編碼器信號的可靠反饋直接涉及到控製安全可靠,而不可靠不合適的編碼器選型,會(hui) 導致設備調試、維修人員不斷地去現場服務,造成調試維修工程師人工成本上漲,現場服務工程師不夠用的窘境。
這些設備的環境特殊性,決(jue) 定了這些編碼器及傳(chuan) 輸的選擇的特殊性:
A,現場複雜的工作環境,變頻器、大電機及高低壓電源係統,信號電纜常常與(yu) 動力線一同布排,現場的電氣幹擾很嚴(yan) 重。
B,有些設備移動性,長移動距離,接地困難。
C,信號傳(chuan) 遞距離要求遠,信號數據的安全可靠性要求高。
D,信號傳(chuan) 遞實時性高,可靠,以保證更安全的控製反應。
E,很多是戶外使用,或惡劣環境下使用,對產(chan) 品的工業(ye) 等級的要求。
因此,編碼器的選型正確與(yu) 否對於(yu) 在重型機械設備中的使用非常關(guan) 鍵。
編碼器選型需要確定哪些內(nei) 容?
首先是確定選擇的編碼器是作為(wei) 速度閉環控製還是位置閉環控製,一般速度閉環控製選用增量編碼器,而位置閉環控製應盡量選用絕對值編碼器,尤其是盡量選用內(nei) 部沒有計數器的絕對值機械真多圈編碼器,有計數器的怕幹擾,例如移動式車輛中的火花塞、電磁刹車、喇叭線圈等都是幹擾源。
其次,如果是選用增量編碼器,需要考慮以下幾個(ge) 重要參數:
編碼器的工業(ye) 等級選擇:
標準工業(ye) 級:在大型重型機械等設備中,編碼器應選擇此等級,各種標準工業(ye) 環境設計,可適用於(yu) 絕大部分的工況。需要提示的是,目前中國市場的很多日係品牌編碼器都是經濟級別的,不太適合在此類別大重型機械上使用,包括一些歐係進口品牌的編碼器等級也達不到大、重型機械上的要求。
符合大、重型機械使用的編碼器選型標準,其重要指標如下:
溫度等級:工作溫度一般要求為(wei) 零下20度~70度。在戶外條件下(沒有空調環境下)使用的應該為(wei) 零下25度~80度以上的。寬的溫度範圍不僅(jin) 僅(jin) 是可適用於(yu) 這些極限溫度範圍,而且抗溫度衝(chong) 擊波動的能力好。有些用戶以為(wei) 使用的環境到不了這些溫度極限範圍,60度就夠了,但他們(men) 忽視了開機關(guan) 機等溫度衝(chong) 擊波動及長期連續使用較高溫度可能對器件的損壞。以及在夏天戶外的(或者沒有空調的)環境下使用,編碼器內(nei) 部功耗增大散熱差的溫度正反饋效應,而此時遇到幹擾來時,功耗電流都對付幹擾去了,設計量不夠抗幹擾就會(hui) 變得很差,而可靠性大大下降。零下25度——80度溫度範圍是可能戶外條件(沒有空調的環境下)的保證。
IP防護等級:編碼器的防護其實是分兩(liang) 部分,轉軸與(yu) 外殼電氣部分,轉軸由於(yu) 是旋轉的,防水較難做,一般工業(ye) 級的在IP64以上,如果要達到IP66以上,需要有特殊工藝,大部分在IP66以上的軸都轉起來很重的;而外殼電氣部分必然是IP65以上。反應在防護等級上的機械設計,往往是轉軸是雙軸承結構,而外殼的封裝往往不依賴於(yu) 外圓螺絲(si) 固定,而是一次擠壓+O型密封圈的密封封裝。(在編碼器的外殼外徑上看不到三個(ge) 螺絲(si) 固定,如有三個(ge) 螺絲(si) 固定,由於(yu) 螺絲(si) 的頂入,而造成外圓輕微變形而不圓,影響密封性能)。有些用戶以為(wei) 工作環境沒有塵、水汽的問題,怎麽(me) 還會(hui) 損壞呢?其實編碼器在工作與(yu) 停機的變化中,由於(yu) 熱脹冷縮的溫差而造成內(nei) 外氣壓差,防護等級差的編碼器(包括其他傳(chuan) 感器),會(hui) 產(chan) 生“呼吸性”水汽,由於(yu) 壓差水汽吸入編碼器,因時間的積累而損壞編碼器。
電磁兼容性等級:電磁兼容性EMC一般要達到二級以上,包括浪湧、快速脈衝(chong) 群、靜電等標準測試,這些指標,關(guan) 係到編碼器在複雜電氣環境下的穩定工作。
電源等級:一般為(wei) 寬電源,如10~30Vdc,帶極性短路保護。(有些單機儀(yi) 表等級的為(wei) 5Vdc±10%)。很多工業(ye) 現場電源會(hui) 有短瞬間的不穩定,寬電源很重要,確保編碼器工作不受影響。
電氣保護等級:盡量選擇有電源極性保護、信號短路保護的有保護等級的編碼器,可避免工程及檢修中的接錯線、偶發事故而損壞編碼器。
振動衝(chong) 擊等級: 雙軸承結構,軸承可承受較高的振動、衝(chong) 擊,標準工業(ye) 級的編碼器振動等級10g,(有些可達20g),抗衝(chong) 擊等級100g。
內(nei) 部零件等級:內(nei) 部零件往往集成化、模塊化高,線路板貼片式焊接,三防處理。這需要了解供應商的誠信度、廠家的品質管理積累年限 增量編碼器信號輸出形式,要推薦選用HTL-G6信號輸出 在這些設備應用中,5V長線驅動的信號電壓偏低,不利遠傳(chuan) 且較易損壞;集電極開路輸出NPN或PNP信號,與(yu) PLC的兼容性有局限性,負載能力低(20mA)也較易損壞,傳(chuan) 輸距離短(20-50米)。應選擇推挽式輸出的形式,兼容PLC的PNP型或NPN型的輸入端口,信號電壓高(10—30V)適於(yu) 遠傳(chuan) (100米),負載能力強(每通道50mA以上),絕大部分的歐係變頻器與(yu) PLC都接收這類信號。
增量編碼器信號輸出形式,要推薦選用HTL-G6信號輸出
在這些設備應用中,5V長線驅動的信號電壓偏低,不利遠傳(chuan) 且較易損壞;集電極開路輸出NPN或PNP信號,與(yu) PLC的兼容性有局限性,負載能力低(20mA)也較易損壞,傳(chuan) 輸距離短(20-50米)。應選擇推挽式輸出的形式,兼容PLC的PNP型或NPN型的輸入端口,信號電壓高(10—30V)適於(yu) 遠傳(chuan) (100米),負載能力強(每通道50mA以上),絕大部分的歐係變頻器與(yu) PLC都接收這類信號。