基于Canopen现场总线的大跨径门机起重设备同步纠偏控制应用案例

发布日期：2021/9/6来源：网络

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。

上海精浦机电的Canopen绝对值编码器，由于其信号输出的高速性，其在功能设置中，可设置编码器绝对值角度位置值与变化速度值一同输出，例如，前两个字节输出绝对值角度（可多圈）位置，第三个字节输出速度值，第四个字节输出加速度值（可选），这在起重设备纷纷应用变频器的情况下很有帮助，速度值可以作为变频调速的反馈，而位置值可以作为精确定位及同步控制，可以有速度与位置的双闭环控制，从而实现精确定位、同步控制、停车防摇摆、安全区域控制防碰撞、速度安全保护等，而Canopen的特有的多主站特性，可以实现接收控制器的主站冗余备份，备份控制器参数可设置在主控制器的后面，一旦主控制器系统失效，备份控制器可以承担起最后的安全保护控制，从而实现起重设备的各项安全性控制。

门机起重设备的大电机启动及户外使用，其编码器信号电缆长，相当于一根长天线，现场信号端的浪涌过压保护就很重要，过去用并行信号编码器或增量编码器，信号芯缆多，每路的浪涌过压保护很难实现，（大电机启动或雷击产生的浪涌电压），常常编码器信号有端口烧坏；而SSI 信号为同步串联，如加入浪涌保护，信号传输延迟破坏了同步性而信号不稳定。Canopen信号是高速异步或广播发送，对于插入浪涌保护器没有太多的影响，故此，如果Canopen编码器及接收的控制器加入浪涌过压保护器，可以更安全的使用。

四． Canopen控制器PFC

由于Canopen信号的先进性与安全性，目前许多PLC厂家与控制器厂家纷纷加上了Canopen接口，以实现Canopen控制，例如施耐德、GE、倍福、贝加莱等等，Gemple的PFC控制器是基于Canopen接口的小型控制器，其包含内部32位的CPU单元、液晶显示与设置按键的人机操作界面，24点开关I/O与多路模拟量I/O，并具有2G的SD存储卡，可记录开机关机、程序事件记录，从而实现黑匣子记录功能，可故障分析及防止工人违规操作。

08年以来，各大著名品牌的PLC 厂家近期都已经增加了Canopen接口或正在计划增加Canopen接口，无论是选择具有Canopen 接口的PLC 还是选择Gemple的PFC控制器，基于Canopen接口的控制将在起重设备的应用中逐渐成为主流。

五．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PFC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，PFC201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，PFC201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：

广东中山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PFC控制器电缆总长度180米。选配：

1．Canopen绝对值多圈编码器—Gemple的绝对值多圈编码器，2个：

GMX425 R E10 RCB，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：

PFC201-----不仅可以作为主控制器，也可以作为冗余的备份控制器。

3．Canopen信号端口浪涌保护器：SI-024TR1CO（推荐）

4．编码器信号电缆：F600K0206

基于紫金桥组态软件的产品质量跟踪管理系统产品质量是企业生存和发展之本，产品质量管理系统作为产品出厂最后一道关口，对保证产品质量起着至关重要的作用，本文主要介绍基于紫金桥组态软件平台和关系数据库构建产品质量跟踪管理系统的方法和过程。整个系
基于CompactRIO的无人驾驶旋翼飞行器应用领域：航空研究使用的产品： CompactRIO, LabVIEW 挑战：开发一个有自动飞行功能的直升机平台，作为大学控制和导航研究之用。应用方案：使用 NI LabVIEW和Compa
才茂基于GPRS网络与GPS卫星定位的出租车（公交车）调度管理一、引言随着国内经济的飞速发展，人们出行在外应用出租车和公交车等交通工具是必不可少的，然而运输管理的的成本也是成为了现在客运公司考虑的首要问题，为了提高工作效率以及服务水平，这需要企业能够及时、准
基于 PC 的楼宇自动化系统在弗劳恩霍夫 IAO 虚拟工程中心的应用　　新建的虚拟工程中心（ZVE）的设计与其内部进行的科研工作一样具有创新意义。灵活、全方位的楼宇自动化系统创造了无限的可能性，并能整体地节约能源。系统集成商 Herrmann GmbHCo. KG
基于力控软件平台的温室大棚智能监控管理系统 1 引言　精确农业(Precision Agriculture ) 是当今世界农业发展的新潮流，它最大的特点就是精确，利用卫星全球定位系统、遥测遥感技术、计算机自动控制技术和物联网等高新技术于农业
基于机器视觉实现织物疵点自动检测织物疵点的自动化检测是工业自动化视觉检测的一个分支，它是对织物质量进行控制和实现织物生产过程和品质检验的关键环节。本文主要概述在利用机器视觉和数字图像处理技术开发一套织物疵点自动检测系统。织物表面在
基于台达20PM的点胶机数控系统摘要：台达DVP20PM00产品是一款同时具有逻辑控制和位置控制的功能强大的PLC，可以灵活、高速、精确的完成平面两轴及三轴运动控制，可广泛运用到点胶机相关设备。　　关键词：点胶机台达20P
厦门才茂基于无线测控终端RTU 充电桩终端的解决方案 1、引言随着人们环保意识的增强，世界各国对新能源汽车的推广支持，新能源汽车在未来汽车市场将占据重要地位，如果说过去充电站等配套设施的不完备在一定程度上限制了电动汽车发展的话，那么这一问题正在逐步得到