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1 前言
    隨著國內(nèi)工業(yè)化的發(fā)展和人民生活水平的提高，工業(yè)及生活化垃圾日益加劇，并以年增長率8%~10%的速度增長。垃圾危機(jī)迫使人們積極應(yīng)對，合理科學(xué)的解決這一問題，使之縮少化、能源化、環(huán)保化。而垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)正是將垃圾通過特殊工藝處理，合理利用，從而節(jié)約不可再生資源，實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換。 
    在焚燒作業(yè)過程中，垃圾需要通過抓運(yùn)、攪拌、倒垛、投料、稱重等一系列工序，最終進(jìn)入到焚燒爐中，完成整個的工藝流程。這些工作全部需要垃圾吊車來完成，所以垃圾吊的精確控制在整個垃圾發(fā)電過程中就顯得尤為重要。
    目前市場上大多企業(yè)仍采用簡單的繼電器——接觸器和PLC構(gòu)成的手動（半自動）控制系統(tǒng)，其工作效率低，運(yùn)行穩(wěn)定性差、安全性無法保證。北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計研究院，從現(xiàn)代控制理論與技術(shù)出發(fā)，結(jié)合垃圾吊的實際應(yīng)用，設(shè)計出的自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)整個垃圾吊工藝流程的遠(yuǎn)程控制、自動運(yùn)行，來替代傳統(tǒng)的手動控制。
    宜科專注于起重機(jī)械領(lǐng)域行業(yè)化編碼器的應(yīng)用開發(fā)，量身打造的高性價比產(chǎn)品，其先進(jìn)的自動化控制解決方案已得到了廣泛應(yīng)用。宜科編碼器運(yùn)行穩(wěn)定，反饋精確，傳輸距離遠(yuǎn)及安全系數(shù)高，保證了垃圾吊走位定位準(zhǔn)確，實現(xiàn)了實時位置閉環(huán)反饋控制，保證了設(shè)備的安全性，改善了工人的操作條件，提高了發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。宜科通過大軸套型增量及絕對值編碼器所提供的完美產(chǎn)品解決方案確定了在該行業(yè)的領(lǐng)先地位。

2 垃圾吊控制系統(tǒng)
    垃圾吊一般采用雙梁抓斗橋吊，它由大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)等設(shè)備組成，使用六瓣雙繩抓斗，主要擔(dān)負(fù)焚燒爐進(jìn)料斗的供料和坑內(nèi)垃圾的搬運(yùn)、攪拌和堆放等任務(wù)。其電氣控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制計算機(jī)+可編程控制器(PLC)+現(xiàn)場總線為控制核心，編碼器和變頻器為主要檢測元件和驅(qū)動裝置。通過天車驅(qū)動電機(jī)軸同軸安裝的編碼器測得天車的位置信息，由PLC采集后通過現(xiàn)場總線送給控制計算機(jī)，同時計算機(jī)輸出控制信號給變頻器，驅(qū)動電機(jī)帶動天車和垃圾吊運(yùn)行。
3 垃圾吊項目實施方案
3.1 方案實施目標(biāo)
    垃圾吊車的控制系統(tǒng)由西門子S7-300 主站、Profibus 現(xiàn)場總線和分布式從站構(gòu)成。主站設(shè)在控制柜里，從站設(shè)在起重機(jī)上和操作柜上，通過Profibus 建立通訊聯(lián)系。系統(tǒng)可以實現(xiàn)投料及稱重、攪拌和倒垛、清理、自動控制等功能。
3.2 現(xiàn)場實際使用中遇到的問題
    與普通吊車相比，垃圾吊車在使用運(yùn)行中容易存在下列問題：
（1）垃圾滲瀝液存在很強(qiáng)的腐蝕性，坑內(nèi)存在甲烷等可燃性氣體，多粉塵。這些污染物進(jìn)入電氣設(shè)備內(nèi)部，容易造成元器件腐蝕及短路等故障。
（2）垃圾坑由于防止臭氣泄漏的目的，其密封性很強(qiáng)，加之垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，就直接造成夏季坑內(nèi)溫度很高，吊車長時間處于高溫運(yùn)行的狀態(tài)。這樣普通檢測設(shè)備在這種高溫環(huán)境下不但不能無法長期運(yùn)行而且也無法提供精確的輸出測量信號。
（3）垃圾吊上使用的編碼器一般都裝配在驅(qū)動電機(jī)后端，距離PLC等接收設(shè)備距離較遠(yuǎn)，尤其大型垃圾吊車整個傳輸距離可以達(dá)到400米左右，這樣普通編碼器根本無法實現(xiàn)。
（4）由于設(shè)備長時間往復(fù)運(yùn)行，在電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換等工況下，震動較大，容易造成設(shè)備故障。
    有鑒于此，垃圾吊車的工作環(huán)境十分惡劣，為多粉塵、高溫、高濕和高腐蝕性氣體環(huán)境，同時伴隨大負(fù)載且遠(yuǎn)距離信號轉(zhuǎn)輸?shù)葐栴}，所以編碼器的選擇使用也就尤為重要。
4 宜科編碼器提供完美產(chǎn)品解決方案
    項目中根據(jù)垃圾吊車的大小、項目投入的比重以及技術(shù)要求等因素，來選擇編碼器的種類，即增量型或絕對值多圈型編碼器，每部車上至少會用到三臺編碼器，來用做空間定位使用。
    增量型編碼器性價比較高，通過脈沖信號計量運(yùn)算得到所需的位置信息。但存在一旦斷電，所有記錄信息全部清零，需要重新恢復(fù)初始狀態(tài)的問題。而絕對值編碼器雖然價格略高，但其通過每個位置的專有碼值直接反饋絕對位置，斷電后重新上電，位置不會更改，設(shè)備可以直接繼續(xù)運(yùn)行。
    目前市場上存在的普通編碼器，在大軸套重載領(lǐng)域，雖然在高震動模式下工作，可以保證較好的徑向和軸向力。但其普遍存在著防護(hù)等級不高，抗溫度干擾性能較差，尤其在傳輸距離上很難保證300米以上信號輸出的穩(wěn)定可靠性。宜科根據(jù)垃圾吊作業(yè)環(huán)境，高溫、高濕和高腐蝕性氣體伴隨多粉塵的特點(diǎn)，同時深入研究長距離電氣傳輸信號穩(wěn)定及防干擾的問題，在保留原產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)緊湊、抗沖擊性能優(yōu)越的基礎(chǔ)上，推出EV100P、HV115R等重載增量型編碼器，以及SAM90P大軸套絕對值多圈編碼器，可以滿足上述工況的特殊需求，在這一領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢，產(chǎn)品特點(diǎn)如下：
◆ 軸套安裝，節(jié)約空間。
◆ 金屬外殼，可以承擔(dān)較高徑向力和軸向力負(fù)載。
◆ 采用高穩(wěn)定性的光學(xué)二極管采集技術(shù)，配合IC-Hause驅(qū)動電路技術(shù)確保產(chǎn)品長距離傳輸穩(wěn)定運(yùn)行。
◆ 最高IP67防護(hù)等級設(shè)計，保證粉塵及其它腐蝕性氣體有效隔離，延長產(chǎn)品使用壽命。
◆ 產(chǎn)品可在-40-+85℃寬泛的環(huán)境溫度下穩(wěn)定運(yùn)行，提供精確的信號輸出。
◆ 電氣輸出具備反接保護(hù)和短接保護(hù)，提高產(chǎn)品可靠性。
◆ 絕對值編碼器單圈分辨率可達(dá)16384，滿足現(xiàn)場精確控制要求。
◆ 多種電氣接口輸出，包括并口、SSI、總線型等。

5 項目使用效果
    以某項目為例，垃圾吊主要負(fù)責(zé)垃圾電廠前處理間垃圾的堆料、倒料、投料等工作，起重量為10t、跨度為28m、配備的電動液壓抓斗為5m3、生產(chǎn)率為1000t/d。整個項目實施完成后，對位置控制系統(tǒng)進(jìn)行了測試，測試采用設(shè)備帶載往復(fù)運(yùn)動，HMI畫面監(jiān)控具體位置值，檢測測量與實際位置的偏差值。
    測試結(jié)果顯示，編碼器反饋信號穩(wěn)定，計量數(shù)值精確。在高溫粉塵工業(yè)環(huán)境下，信號可以正常輸出不受影響，經(jīng)過兩年以上的現(xiàn)場使用觀測，編碼器運(yùn)行效果穩(wěn)定，輸出信號無差異性突變，滿足用戶的應(yīng)用需求。

6 結(jié)束語
    最近幾年國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)蓬勃發(fā)展，越來越多的垃圾焚燒廠開始新建和投入運(yùn)行。垃圾吊車是垃圾焚燒廠垃圾供料系統(tǒng)的核心設(shè)備，承擔(dān)著搬運(yùn)、攪拌物料及向垃圾焚燒爐供料等工作。由于工作環(huán)境條件惡劣，維修保養(yǎng)困難，工作負(fù)荷繁重，垃圾吊車非常容易發(fā)生故障。一旦發(fā)生故障，將嚴(yán)重影響垃圾焚燒爐的供料，嚴(yán)重時甚至造成垃圾焚燒廠的停運(yùn)，所以編碼器作為工作位置檢測的核心部件，其選擇就顯得格外重要。目前，宜科推出的起重行業(yè)專業(yè)編碼器，機(jī)械使用壽命持久，電氣性能穩(wěn)定，獨(dú)特的電路設(shè)計保證長距離信號輸出精度，高防護(hù)等級配合寬泛的環(huán)境使用溫度設(shè)計，可以保證產(chǎn)品在這一領(lǐng)域內(nèi)的主導(dǎo)地位，充分體現(xiàn)了宜科公司專業(yè)化、行業(yè)化、定制化的產(chǎn)品創(chuàng)新精神。