那些超级工程中的编码器应用（上）

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虿

2020-11-27 21:35:50

编码器看似只是一个很不起眼的小小的一个传感器，但是它就像每台车上哪里都少不了螺丝与螺帽。能够经历过超级工程项目的实战检验，经过大浪淘沙，能被用户一致认可了并多年坚持使用下来的编码器，被这些建设者们亲切地称为“超级编码器”。参加各个超级工程建设的编码器，总数量不算多，但都是非常关键的安全保护类编码器，都是必须有品质有担当的编码器。

超级工程：港珠澳大桥

举世瞩目的港珠澳大桥快要全线通车了，建设这座桥梁的大部分预制梁是在广东中山浇制好的。并通过提梁机、运梁机、门机吊、船运到海上，并最后安装在桥墩上。

港珠澳大桥香港接线高架桥工程西起自粤港分界线接通港珠澳大桥主桥至机场岛上的观景山，起点里程K4+200，东止于观景山隧道，终点里程 K13+000，全长约9.4公里。中山预制场承担着港珠澳大桥香港接线高架桥工程5703榀短线匹配预制箱梁的施工任务，该预制场占地300亩，30个短线匹配箱梁预制台座，最大存梁量为1038榀。

现在我们来看看在提梁机与运梁机上的编码器的应用。

提梁机：

预制梁在制作完成后，需要有起重机械将预制梁放在运梁车上运走，这个起重设备被称为提梁机。这个提梁机上需要用多个绝对值多圈编码器来做双轨同步纠偏与双吊点平衡起升。

提梁机用到编码器主要是大车双轨移动的同步纠偏，左右轮子的移动距离始终保持一个绝对值位置偏差范围内，大车行走中始终保持与轨道方向的垂直性。

看图说话，双轨电机同步移动控制示意图：

现场编码器实图有真相：

接下去我们再来看看提梁机上另外一个双吊点同步提升上的编码器。在预制梁起吊的过程中，为保证安全防止左右摇晃，每个预制梁的起吊都有左右两个电机提升，并这两个电机通过调节速度始终保持左右高度一致，这就需要两个绝对值多圈编码器反馈左右两边的位置高度作比较，供同步控制器同步纠偏升降。

看图说话，双吊点同步安全平衡升降提梁的控制示意图：

当提梁机将预制梁提起后，将放入运梁车上。

运梁车上的编码器应用主要是运梁车有很多个轮子（16个或者32个），这些轮子的转向角度必须保持同步，不然一旦轮子的转向角与其他轮子不同，这个轮子就有可能别腿式的断了，而出现倾翻的危险可能。

上述应用的编码器性能技术要求：

项目：珠港澳大桥中山预制梁加工基地

工作环境要求：海边户外，高温高湿有灰层环境，连续24小时作业，环境较差，有海风盐分腐蚀。

必须选型高可靠性能的绝对值真多圈编码器，Canopen信号输出。

提梁机门机跨度：53米，高度：65米

钢腿的编码器到控制室的电缆长56米，柔腿的编码器到控制室的电缆长118米。

Canopen绝对值多圈编码器与控制器：

GMX425R E10 RCB，防护等级外壳IP67，转轴IP65；温度等级-25度—80度

PFC201—基于Canopen的控制器，大跨径门机同步、闸门开度同步，门机双车联机防碰撞等，不仅可以作为主控制器，也可以作为冗余的备份控制器。

超级工程中的编码器不仅仅要求在技术上的满足，更重要的是在连续户外作业压力下的编码器品质必须过硬，达到德国进口同类级别的要求。工程建设之一的老王给出了这样的回忆：

超级工程：中国高铁

中国高铁在十年间高速发展，总公里数在全球已经是世界第一了，而高铁的铁轨建设与港珠澳大桥一样，也是有大量预制件的提梁机与运梁机，也就同样需要用到绝对值多圈编码器。这里就不再重复介绍提梁机与运梁机了。

下面我们再介绍一下高铁建设神器：

架桥机

如下图，高铁架桥机的前后两部天车，为保持架桥时的受力均匀平衡，每一部天车上有多个动力，并有4吊点和8吊点的多个绝对值编码器信号反馈，始终比较高度位置在同一个水平上，而保持左右与前后平衡安全性。

这个又是必须用绝对值真多圈编码器干的活，绝对值编码器信号用4—20mA信号输出。用4—20mA信号的原因是每一个电工用万用表就可以检测信号，这对于大量野外工作的电工就能做的事非常的重要，不会因为现场编码器信号出现状况查找起来花很长时期而耽误了工期进度，模拟量信号4—20mA每个电工都会。

编码器要求：

绝对值多圈编码器（机械齿轮箱的真绝对值编码，代码9600），4—20mA信号输出。

防护等级外壳IP67，转轴IP65；抗震动冲击。

温度等级-25度—80度。户外使用质保2年以上。

桥梁顶升同步纠沉降

在高铁桥梁路轨建设好之后，需要压重沉降，将地基沉降提前做了，然后高铁桥梁的路基面顶升起来，重新校准在同一个平面上。这种桥梁顶升，需要有很多个液压油缸千斤顶，把桥梁面顶起来，修正下面高度后再放下。这么大的一个桥梁面的顶起必须严格保持各个液压强千斤顶高度一致性，不然桥面受力不均将引来巨大安全隐患。

20多个的拉绳绝对值编码器与总线型同步控制器担负起这个多点同步顶升与落下的重任：

左右两边各自一套Canopen现场总线型同步显示控制器，当千斤顶的顶升过程中，每个千斤顶的高度显示并与中心主编码器比较，确保所有高度差在一个可控的范围内。

编码器要求：环境要求户外，与提梁机相似。

绝对值机械齿轮箱多圈编码器，Canopen信号总线组网同步控制显示。

超级工程：上海及周边流域防台排涝与生活用水的水闸

联网生态流量控制

青草沙水库。

大数据时代，以上海市为中心及周边江浙流域是世界级的超大城市区，因为是沿海地区，每年有遭受台风暴雨袭击的可能，为减少三千万人口的群众可能的受灾影响，上海在十年前就开始了“大数据联网”，将防台、排涝、人民生活用水的所有水闸自动化控制与数据联网，并建立提前生态流量计算，每个河道保持一定的河水流动性保持生态。这样当每次台风来临前就做好充分的流量泄洪准备。这就需要编码器来反馈控制水闸高度的调节与组网。

上海有数百个泵站、河道水闸开度编码器，以及上海邻居的浙江嘉兴100多个闸门开度编码器、江苏苏州的100多个闸门开度编码器都已经建立了大数据记录管理，并在今年三次台风登陆（包括在山东闯祸的温比亚就是在上海登陆的）中没有一处出现大的积涝，保护了三千万人口把台风暴雨带来的损失减少到最小。

这是举世瞩目的三千万人口超级城市圈的良心超级工程！

包括上海人民的优质生活用水的保证。

青草沙水库，是建立在长江出口处江心中的一座水库，保证上海市区全部及郊区一部分人的生活用水，为保持水库的生态，防止上游可能的化工污水、下游海水盐潮返流、以及水库内的富营养化水草滋生，水库的20多扇进水口门与出水口排沙门也要不断的组网调节开度。

青草沙水库位于长兴岛西北方冲积沙洲青草沙上。因为青草沙拥有大量优质淡水，2006年上海市政府决定将青草沙建设成为上海的水源地，以改变上海80%以上自来水源取自黄浦江的格局。2010年全部工程完工，2011年6月青草沙水源地原水工程全面建成通水。一举解决了占上海原水供应总规模的70%以上现在上海市区近两千万人口每天生活用水受益。

水闸根据上下游水位调节开门开度，调节流量

闸门是用左右两个液压油缸启闭闸门的，而左右两个油缸的高低必须保持在一个高度上，不然大门会倾斜而卡住。这个左右油缸的高度同步又需要绝对值编码器来反馈控制同步纠偏。

这次是拉绳绝对值编码器，测量行程是4—7米，绝对值多圈编码器，环境要求是防海风盐雾、耐高温高湿、防雷击感应。

尤其重要的是，绝对值编码器信号是双输出的，其中一路信号给现地开闭门的自动控制，另一路信号是提供远程联网，供大数据记录的。我们选择了一路4—20mA信号和一路RS485信号。

编码器代码9600。

对，又是这个很多用户都指定用的大名鼎鼎的“9600"

青草沙水库从2010年建成至今8年了，几十个闸门开度编码器默默无声地守在长江口，经受住八年来的海风盐雾、台风、暴雨、日晒、雷击感应而坚守连续八年至今，而这期间过去上海周边水闸曾经选用过的一些进口品牌编码器却纷纷或因海风盐雾，或因暴雨雷击而退下阵来，被更换成“9600”。青草沙的几十个Made in China的绝对值真多圈编码器仍然还在服役至今八年坚守，为近两千万上海人民每天生活用水服务，以及周边流域其他的数百个编码器，为三千万人口防台排涝生态流量服务。这是深受用户欢迎的被誉为“超级编码器”。

这是中国制造的品质与担当！