Canopen旋转编码器在大跨径门机上的应用

冬莅自动化技术

一． 门机起重设备的特殊性：
门机起重设备的安全性要求越来越突出，安全第一的概念在控制中越来越重要，按照规定,40米以上的大跨径门机必须加装双轨同步纠偏控制，以防止左右双轨的门机轮子超偏而啃轨甚至脱轨的事故发生，出于安全的要求，门机左右双轨的轮子需要多点同步控制，速度、位置等信息的可靠反馈直接涉及到控制安全可靠，而门机起重设备的环境特殊性，又决定了这些信号传感器及传输的选择的特殊性：
1． 现场复杂的工作环境，变频器、大电机及高低压电源系统，信号电缆常常与动力线一同布排，现场的电气干扰很严重。
2． 设备移动性，长移动距离，接地困难。
3． 信号传递距离要求远，信号数据的安全可靠性要求高。
4． 同步控制需要信号传递实时性高，可靠。
5． 很多是户外使用，防护等级、温度等级要求高，而工人培训程度低，对产品使用宽容性要求高。
二． 绝对值多圈编码器在门机起重设备应用的意义：
    在门机起重设备的位置传感器使用中，有电位器、接近开关、增量编码器、单圈绝对值编码器、多圈绝对值编码器等等，相比较而言，电位器可靠性低，精度差，使用角度有死区；接近开关、超声波开关等只是单点位置的信号而不连续；增量编码器信号抗干扰差，信号不能远传，停电位置丢失；单圈绝对值编码器只能在360度内工作，如果变速扩大测量角度，精度就差了，如果直接单圈使用通过记忆实现多圈控制，在停电后，由于风吹、下滑或人为移动而失去位置。只有绝对值多圈编码器是可以真正在门机起重设备中安全使用的，其不受停电抖动的影响，可长距离、多圈数工作特性，内部全数字化，抗干扰，信号也可以实现远距离安全传输。所以，从门机起重设备安全性的角度出发，绝对值多圈编码器是必然的选择。

三． Canopen 绝对值编码器在门机起重设备中的应用推荐
CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域网，是国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN-bus已被广泛应用到各个自动化控制系统中。例如，在汽车电子、自动机械、智能大厦、电力系统、安防监控、船舶海运、电梯控制、消防安全、医疗器械等各领域，CAN-bus都具有不可比拟的优越性，尤其是目前正在风头上的高速铁路、风力发电，Can-Bus更是首选的信号标准。
CAN-bus以其开发维护的低成本、高总线利用率、很远的传输距离（最远可达10Km）、高速的传输速率(最高可达1Mbps)、根据优先级的多主结构、可靠的错误检测和处理机制，全面弥补了传统RS-485网络的低总线利用率、单主从结构、无硬件错误检测的不足，使用户能组建起稳定、高效的现场总线控制系统，从而产生最大的实际价值。在起重设备等较恶劣应用环境中，由于Can-bus具有可靠的信号错误检测和处理机制，对于强干扰和无可靠接地的情况，仍能够较好地传输数据，而其硬件错误自检、多主站可冗余的特点，更是保证了控制设备的安全性。
      Canopen是基于CAN-bus总线的开放式协议，由CiA 协会管理，主要应用于车辆工业、工业机具、智能建筑、医疗器械、航海机具、实验室器材及研究领域，Canopen规范允许以广播方式传递讯息，也支持点对点收发数据，用户通过Canopen对象字典来执行网络管理、数据传输等操作。尤其是Canopen 具有抗干扰及多主站应用特性，可以形成实际的主站冗余备份，而实现控制的更安全。
    Canopen与其它的信号形式比较，其数据传递的更可靠，更经济通用，更安全（设备报错）。这些特性与其它输出的比较：并行输出信号—输出功率元件过多易损，芯线过多易断且电缆成本高；SSI输出信号—称为同步串联信号，距离远时或受干扰时，信号的延迟而使得时钟与数据信号不再同步，发生数据跳变；Profibus-DP总线信号—接地及电缆线要求高，成本过高，主站不可选性，且一旦总线连接关口或主站失效而造成整个系统的瘫痪等。以上这些在起重设备中的使用，有时可能是致命的，因此可以说Canopen信号在起重设备中使用具有其更可靠，更经济，更安全。
． 典型应用案例
1．门机大车行走同步纠偏—由两个Canopen绝对值多圈编码器检测左右轮行走的同步性，信号输出至Canopen接口的控制器DFC同步比较，同时，Canopen绝对值编码器可同时输出速度反馈，通过控制器提供变频器调速控制，实现小纠偏、大纠偏，超偏停车等控制。
2．速度安全保护—Canopen绝对值编码器同时输出位置值与速度值（无需外部计算的直接输出），对于速度保护有更快的反应。
3．安全冗余控制—利用Canopen的多主站冗余特性，DFC201控制器可双冗余备份，第二个控制器可根据用户需要增加，安全备份。
4．安全纪录功能，DFC201控制器具有2G的SD存储卡，可事件纪录（黑匣子），以实现故障分析及防止工人违规操作（安全纪录检查），达到更安全的控制。
5．停车定位防摇摆—利用Canopen绝对值编码器的位置、速度同时输出特性，可实现停车定位与缓速减速的双闭环控制，可合理停车速度、位置曲线，减少停车时吊点的摇摆。
6．典型应用介绍：
某跨海大桥工地大跨径门机起重设备同步纠偏控制，约60米跨径，门机高度50多米，两个编码器信号至DFC控制器电缆总长度180米。选配：
1．Canopen绝对值多圈编码器2个：
DOX58 011K1R 4096/4096-C，防护等级外壳IP67，转轴IP65；温度等级-25度—80度。
2．Canopen控制器—Gemple的基于Canopen的控制器：
DFC201-----不仅可以作为主控制器，也可以作为冗余的备份控制器