摘要：随着人们对日常生活要求的不断提高，编码器在轧线系统的定位逐渐被运用。本文对编码器进行了相应的介绍，并利用PLC进行运算不同辊径的轧辊需要轧线电机转动的角度，利用两种光电编码器作为轧线调整实际转动角度的反馈，对轧线进行精确定位。

　　关键词：编码器；轧线系统；定位

　　冷轧机的AGC系统无论是液压压上还是压下，首先要求把在轧制过程中不进行调节的轧辊进行定位，其次使其始终在工作固定的轧制线上。由于轧辊经常需要更换、磨削，所以，为了保证工作辊的接触面在固定的、预先设计好的轧制线上，必须更换不同辊径的轧辊后，对轧辊进行精确定位。

　　1.编码器简介

　　1.1什么是编码器

　　编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制，转换为可用以通讯、传输和存储信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式，编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理，编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

　　1.2编码器的发展市场

　　编码器在OEM市场的应用比例较高，主要应用于机床、电梯、伺服电机配套、纺织机械、包装机械、印刷机械、起重机械等行业。编码器分为绝对值型和增量型。目前绝对值编码器的价格大约是增量型编码器的4倍以上，国内市场上70%的应用是价格相对经济的增量型编码器，主要应用于包装、纺织、电梯等行业中，仅要求测量转速及对绝对位置测量要求不高的机器设备上。而在高精度机械设备或钢铁、港口及起重等重工业行业，由于对测量的精度要求相对较高，更多情况会使用绝对值编码器。在这些重工业行业应用中，因为工况比较恶劣，所以对编码器的抗冲击和振动等指标要求较高。随着机械设备自动化程度的提高，编码器产品的应用领域也越来越广泛，客户已不再满足于编码器仅能将物理的旋转信号转换为电信号，对编码器集成度要求更高，产品更加耐用，并且希望能在绝对值编码器中出现更丰富的接口方式，使更多的设备实现智能化。

　　2.关于轧线调整系统

　　例如，一套6辊HC冷轧机的轧线调整系统，上支撑辊为电机驱动，压下装置由压下螺丝、压下活塞（或压下螺母）以及传动机构等组成，传动机构采用圆柱齿轮即蜗轮副传动的形式。压下活塞的最高位置至轧制线的距离在设计时应满足：当上3辊（即上支撑辊、上中间辊和上工作辊）同时为最大辊径时，上中间辊和上工作辊辊径之和、加上支撑辊的一半（上支撑辊上辊面不接触）、加支撑辊轴承座的一半、再加上一定的裕量L，以满足更换轧辊的需要。我们在电机输出轴或蜗轮上安装一个编码器，用以检测电动机转动的实际角度。

　　3.编码器在轧线系统中定位的应用

　　3.1相关设计方案

　　光电编码器为最常用的的编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成，电机旋转时光栅盘与电动机同步旋转，经发光二极管等电子元件输出若干脉冲信号，为判断旋转方向，码盘还提供了相位相差90°的两组脉冲。根据其刻度方法和信号输出形式可分为增量型编码器、绝对值型编码器以及混合型编码器三种。其中，增量型光电编码器是直接利用光电转换原理输出三组脉冲A相、B相和Z相；绝对值式编码器是直接输出数字量的传感器。

　　3.2增量型光电编码器在轧线系统中定位的应用

　　增量型光电编码器是直接利用光电转换原理输出三组脉冲A相、B相和Z相。A、B两组脉冲相差90°，可以根据信号的先后顺序判断旋转方向；Z相为每转一圈输出一个脉冲，用于基准点的定位。如果使用这种编码器，由于其只能输出脉冲数，不能输出其绝对位置，所以必须通过计数器进行计数方能使用。如我们把它输出的脉冲信号连接入PLC（可编程序控制器），可以方便的使用PLC中的计数器进行计数。由于PLC有中断功能，可以使控制更加迅速、准确。先把压下螺丝调至最高点，使PLC计数器清零，作为固定的机械零点，通过输入PLC上3辊的实际辊径，利用PLC的计算器计算出，使工作辊下辊面到达轧制线电动机需要转动的角度Ω。K值应在调试过程中反复测算，然后驱动电动机，利用光电编码器反馈回电机实际的转动角度。当达到需要转动的角度，电动机停止转动；当需要轧线调整回到初始位置时，驱动电机上升，使其自动回到编码器反馈信号为零时停止转动。

　　3.3增量型光电编码器的缺点以及改进措施

　　目前，逐渐暴露出使用这种编码器的缺点：一是PLC计数器的数据不能丢失，如需要重新传送程序或PLC意外停电，一旦丢失，则需要重新把电机转到零点的位置，再把计数器清零，否则将出现错误压下、设备事故。二是由于光电编码器的结构精密，在一圈码盘上有几百甚至几千个光栅，一旦个别光栅出现故障，计数器就会出现累积性的错误计数，并且越累积越大，当错误累积到一定程度，会使实际压下量出现较大偏差，或者在信号受到干扰时也可能出现计数错误。后来我们利用装在轧线上的上限位，当轧线调到限位处时给PLC一个信号，把计数器清零，这样既不需要计数器必须具备断电保持功能，又能防止因编码器故障计数器的累积性漏记。因为每次进行轧线调整时都需要精确的利用这个限位，所以，它的作用就显得尤为重要，要求安装位置须绝对可靠。

　　3.4绝对值式编码器在轧线系统中定位的应用

　　绝对值式编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条码道上由透光和不透光的扇形相间组成，相邻码道的扇区数目成双倍关系，码盘上的码道是它的二进制数码的位数。绝对式编码器利用自然二进制或循环二进制（葛雷码）方式进行光电转换。葛雷码的相邻两个码组之间仅有1位不同，这样与其它码同时改变2位或多位的情况相比更为可靠，因而绝对值型编码器的应用日益广泛。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置，其特点是可以直接读出角度坐标的绝对值并没有累积误差，除此之外，电源切除后位置信息不会丢失，但是分辨率由二进制的位数来决定（精度取决于位数）。

　　3.5绝对值式编码器的缺点以及改进措施

　　运用绝对值式编码器时，当需要轧线调整回到初始的机械零位时，往0往0当0反0馈0到0P0L0C0以0到000值0后0再0停0止0轧线调整电机。但由于惯性，光电编码器的值一般会越过0值达到最大值再递减，这样会对再次进行调整的计算造成很大的麻烦。一般有以下两种方法解决这个问题：一是在轧线调整电机零位时，拆下光电编码器，对其进行复位，用手转动至读数为10万，再把光编安装好；二是仍然在轧线电机零位时，把光电编码器复位。

　　4.结语

　　使用光电编码器进行轧线定位，控制精确，操作简单，只需要操作手输入上3辊的辊径，就能使轧辊进行精确的调节了。在使用时也可以把调整好轧线的位置作为基准，把定位好轧线后的位置作为计数零位，这样不需要定位顶端的机械零位。

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