水閘閘門(mén)控制，涉及到防洪、排洪，引水、排污，通船、發(fā)電等應(yīng)用，其控制安全性越來(lái)越重要，現(xiàn)在設(shè)計(jì)已要求手動(dòng)現(xiàn)地應(yīng)急控制與遠(yuǎn)程自動(dòng)控制都要獨(dú)立考慮，而對(duì)于值多圈編碼器的使用，不再使用增量值編碼器或單圈值編碼器，也幾乎已經(jīng)為行業(yè)規(guī)范了。過(guò)去，水閘控制中，值多圈編碼器大多選用了SSI（同步串聯(lián)）輸出信號(hào)，而現(xiàn)在設(shè)計(jì)安全性的要求下，遇到了兩個(gè)困難：
一．原SSI編碼器的兩個(gè)困難
1． SSI信號(hào)手、自控制無(wú)法獨(dú)立。
SSI信號(hào)為時(shí)鐘同步串聯(lián)信號(hào)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，時(shí)鐘發(fā)送與信號(hào)接收只能為同一個(gè)設(shè)備，如果編碼器信號(hào)連接現(xiàn)地閘門(mén)開(kāi)度儀表，就不能再給自動(dòng)控制的PLC信號(hào)，而只能由閘門(mén)開(kāi)度儀表再輸出信號(hào)給PLC，這樣，系統(tǒng)的可靠性都建立在閘門(mén)開(kāi)度儀上，而SSI閘門(mén)開(kāi)度儀售價(jià)高，廠家良莠不齊，存在較大安全隱患；如果編碼器信號(hào)直接輸出給PLC，只有少數(shù)歐洲品牌PLC有SSI接口，如西門(mén)子S7-300（S7-200就沒(méi)有），這樣造價(jià)高，可選面少，而且現(xiàn)地手動(dòng)控制的信號(hào)要依賴于自動(dòng)控制的PLC給，失去了手動(dòng)應(yīng)急控制的意義。
2． SSI信號(hào)端口無(wú)法插入防雷器，較易被損壞。
SSI信號(hào)為“同步”串聯(lián)信號(hào)，其實(shí)并不*同步，其由接收設(shè)備發(fā)送時(shí)鐘到編碼器，編碼器再發(fā)送信號(hào)到接收設(shè)備，內(nèi)部“同步”比較，有一個(gè)同步時(shí)間差的范圍要求，一旦插入防雷器，或電纜較長(zhǎng)、電纜不專業(yè)，信號(hào)的同步性超出了偏差范圍，數(shù)據(jù)就會(huì)跳碼，而無(wú)法正常工作。我公司過(guò)去多年研發(fā)過(guò)SSI防雷器，在實(shí)驗(yàn)階段都可以符合同步性偏差范圍，可在現(xiàn)場(chǎng)條件下，往往無(wú)法保證SSI信號(hào)的同步性而跳碼，而不得不放棄。由于無(wú)法加入信號(hào)防雷器，SSI編碼器每年被打壞的數(shù)量很多，包括德國(guó)品牌的，例如江蘇三河閘，使用63個(gè)德國(guó)品牌SSI編碼器，每年被雷擊打壞的約3-5個(gè)。
二．值編碼器雙輸出信號(hào)的解決方案
為了解決如上的問(wèn)題，三峽水電站是用了兩套閘門(mén)開(kāi)度傳感器作為備份，這樣對(duì)于大多數(shù)閘門(mén)控制是不現(xiàn)實(shí)的。在與國(guó)內(nèi)水利設(shè)計(jì)單位及業(yè)主的多方討論后，我們推出了雙輸出值真多圈編碼器，用于閘門(mén)開(kāi)度儀的手、自獨(dú)立并冗余控制，如下示意圖：
GAX60..LB值真多圈編碼器，雙信號(hào)輸出為傳統(tǒng)的4—20mA和總線型RS485信號(hào)，這兩種信號(hào)幾乎所有的PLC都有可連接的接口，而連接的儀表也可以從大部分正規(guī)的儀表廠家找到。
這個(gè)方案的特點(diǎn)如下：
1． GAX60..LB編碼器為機(jī)械齒輪組真多圈值編碼器，外形安裝尺寸*與原來(lái)的德國(guó)進(jìn)口SSI編碼器相同，安裝上可直接替換。編碼器外殼防護(hù)等級(jí)為IP67，溫度等級(jí)為-40度—80度，符合水利潮濕、高低溫的使用。
2． 雙輸出的信號(hào)為4—20mA和RS485，可傳輸距離400米—1000米（依據(jù)電纜），符合直接遠(yuǎn)傳要求；此兩種信號(hào)都有成熟的、大量已使用的防雷器，對(duì)信號(hào)端口（無(wú)論是編碼器還是接收設(shè)備）可起到保護(hù)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(hào)，這樣對(duì)于PLC的可選面就大大增加，成本就可以下來(lái)；而4—20mA和RS485信號(hào)，也可以找到標(biāo)準(zhǔn)的、成熟的儀表，以增加儀表的可靠性并降低成本。PLC和儀表，可以相互選擇使用4—20mA信號(hào)還是RS485信號(hào)。
4． 編碼器雙信號(hào)分別進(jìn)手動(dòng)現(xiàn)地控制與自動(dòng)PLC控制，兩套控制既可以獨(dú)立，又可以相互冗余，控制安全性可以大大增強(qiáng)，而成本卻可以下降。由于可以增加安裝防雷器，今后的維護(hù)備件成本也下降了。
三．討論參考：
1． 載荷保護(hù)控制。由于相當(dāng)多的卷?yè)P(yáng)式提升機(jī)需要載荷保護(hù)，同樣可選擇4—20mA輸出的載荷傳感器，此方案中，閘門(mén)開(kāi)度儀表可選用2路輸入的4—20mA輸入儀表。
2。 卷?yè)P(yáng)提升機(jī)。此方案不僅僅可用于水閘閘門(mén)開(kāi)度儀控制，同樣可用于各類有安全要求的卷?yè)P(yáng)提升機(jī)高度控制，例如鋼鐵廠煉鐵高爐小車送料控制等（已有成功案例）。
更新時(shí)間：2009-11-23 
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