4．增量型编码器与绝对值编码器
为了保证工艺控制的准确性，我们需要对提升机构、大小车行走机构的位置进行实时测量，并通过PLC最优化计算，找到最合适的变频加减速定位曲线，使变频器高效工作，让整个工艺周期控制在最短时间。因此我们采用绝对值编码器，它为每个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值，特别是在定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而减轻了复杂和昂贵的输入装置。当机器合上电源或者电源故障后在接通电源，不需要回到位置参考点就可以利用当前的位置值。
结合料罐起重机的控制要求，本系统定位编码器采用倍加福DSM58带DeviceNet接口的绝对值编码器，DSM58系列编码器带有DeviceNet接口，支持DeviceNet协议，一旦配置好编码器的通讯地址，它就成为DeviceNet总线的上一个接点，其通过DeviceNet模块直接与PLC主机相连。同时，绝对值编码器还有一个重要的特点，即使整车电源掉电的情况下，也能准确记忆当前的位置，这样为系统的提供可靠的安全保障。
绝对值编码器和增量编码器之间主要的差别在于位置是怎么样来确定的，增量编码器的位置是从零位标记开始计算的脉冲数量来确定的，而绝对值编码器的位置是由输出代码的读数来确定的，在一转内每个位置的读数是唯一的。因此，当电源断开或码盘移位时，绝对值编码器不会丢失实际位置。然而，当绝对值编码器的电源一旦重启，位置值就会立即替代旧值，而一个增量编码器则需要设置零位标记。输出代码用于指定绝对位置。
变频器反馈用的编码器采用宜科（ELCO）的重型增量编码器，径向出线，大小车运行采用EV100R30-L4PR，提升机构采用EV100R45-L4PR，均为RS422输出方式，带反相。
重载型编码器适应各种重工业以及各类轴上重负载的应用场合，具有优秀的抗机械损伤性能，并在轴上能承受较高的径向和轴向负荷，轴套结构可以直接在驱动轴上，拐臂或者挡销柔性连接。分辨率可达2048ppr，既能满足精密控制，又能保证重载安全。
金属外壳，更加牢固抗冲击结构紧凑，适宜在有限的空间安装使用。
防护等级IP66兼顾精密与安全，直接电缆出线或者接插件连接，更加灵活，便于维护检修，出线端防水保护更加安全。带反接保护和短路保护。
轴套型更加紧凑，节省安装空间和成本。不锈钢通孔轴，C形卡环固定安装。
5．罗克韦尔1756系列PLC
ControlLogix 系统封装外形小，不仅可提供离散、驱动、运动、过程和安全控制，还具有通信功能和最先进的I/O。系统采用模块化结构，因此您可以高效地进行设计、构建和修改，从而大幅节省培训和工程设计成本。
ControlLogix架构可提供各种输入与输出模块，适用于从高速数字到过程控制等多种应用。ControlLogix 架构使用生产者/消费者模式，因此输入信息和输出状态可在多个控制器之间共享。每个 ControlLogix I/O 模块都安装在 ControlLogix 机架中，需要可拆卸端子块 (RTB) 或者 1492 接口模块 (IFM) 才能连接所有现场接线。利用可拆卸端子块（RTB) 可将工厂接线与1756 I/O 模块灵活地互连。RTB 插在 I/O 模块的正面。模块的类型决定了所需的 RTB，您可以选择螺丝夹或弹簧夹RTB。RTB和IFM必须单独订购。
ControlLogix 通讯功能及其强大，支持DeviceNet、ControlNet、PROFIBUS-DP、CANopen、EtherNet/IP等多种通讯方式，有相应的通讯模块支持。这几种通讯协议中，以EtherNet/IP的通讯速率为最快，PROFIBUS-DP协议次之，然后是ControlNet协议。PROFIBUS-DP为第三方协议，不属于基金会协议，是由西门子公司创建的，应用相当广泛。在本系统中应用到的通讯协议包括DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP三种。
5.1 DeviceNet网络简介
DeviceNet网络是一种简单的开放式网络解决方案，可以降低工业自动化设备的接线和安装成本，缩短接线和安装时间，同时提供多个供应商类似组件的可互换性。
基于控制器域网络(CAN)技术，DeviceNe网络是低层工业设备网络连接的成本效益解决方案和访问这些设备中智能功能的有效方法。其通讯速率为125K~500K。
DeviceNet网络允许将设备直接连接到工厂层控制器，而无需将每台设备与I/O模块硬接线。1756系列PLC的DeviceNet通讯模块为1756-DNB。
5.2 ControlNet网络简介
ControlNet网络是一种实时控制网络，在单一的物理介质链路上提供对时间要求严格的I/O以及互锁数据、通讯数据(包括编程和组态数据的上传/下载)。ControlNet网络的高效数据传送能力有效地提高了任何系统或应用内的I/O 性能和点对点通讯。
ControlNet网络具有很高的确定性和可重复性，并且在网络上连接或断开设备时能够保持不受影响。从而确保了可靠性、同步性以及协调的实时性。
ControlNet网络支持多种拓扑结构，包括干线/支线、星形、树形和环形结构。在其最简单的结构内，ControlNet网络为干线，用分接器和1米长的支线将节点连接到干线上。建立其他拓扑结构需要中继器，如星形或环形结构。通讯速率可达5M。
每个ControlNet网络最多支持99个节点。主扫描器占用一个节点号。很多罗克韦尔自动化控制器支持多个ControlNet网络，为用户提供在ControlNet网络上添加更多节点或增强性能的灵活性。1756系列PLC的ControlNet通讯模块为1756-CNB。
5.3 EtherNet/IP网络简介
EtherNet/IP网络能够提供一整套控制、组态和数据采集服务。
EtherNet/IP使用TCP/IP实现一般的通讯/信息交换服务，使用UDP/IP实现控制应用的I/O通讯服务。1756系列PLC的EtherNet/IP通讯模块为1756-EN2T。
在选择EtherNet/IP网络介质时应考虑各种环境和安装因素。最重要的因素是了解所处的环境。在选择EtherNet/IP介质时，确保选择适用于高噪音和恶劣工业环境的产品。
EtherNet/IP网络最常用在以下组态类型内：
- 连接许多计算机的最佳选择•连接许多设备的最佳选择
- 连接到企业系统的标准网络
- 作为与PanelView Plus终端配用的最便宜HMI选择
- 节点密集在一起时的星形拓扑结构内
5.4 PLC系统的配置
5.4.1 桥架电气室PLC部分
PLC采用1756-L71为主机系统位于起重机桥架的电气室内，电气室PLC控制屏含有主机、以太网通讯模块1756-ENBT、ControlNet通讯模块1756-CNB、DeviceNe通讯模块1756-DNB及相应的一些I/O模块、电源模块和机架等。
5.4.2 地面操作室PLC部分
地面操作室以ControlNet方式与主机通讯，含有电源模块1794-PS3、ControlNet通讯模块1794-ACN15、I/O模块及人机界面2711P-T10C4D8。
5.4.3 地面转运小车PLC部分
本部分为第三方产品，通过ControlNet方式与起重机系统通讯。
5.4.4 中控室PLC部分
本部分为第三方产品，通过ControlNet方式与起重机系统通讯。
5.5 PLC系统的连接
PLC远程I/O站、变频器、绝对值编码器等，都作为整个网络的子站，通过ControlNet和
DeviceNet网络连接到PLC主站上。
PLC首先通过自带的I/O点和通过ControlNet、DeviceNet现场总线连接的远程I/O点实现控制，采集现场的信号，采取相应的处理措施，实现对各个传动点的控制。PLC通过现场总线实现对变频器的控制，并且接受变频器的运行和报警信息。PLC也通过总线接收现场中控室发出的动作信号，采取工艺要求的动作，连接在PLC的物理输入信号以及通过现场总线连接的传动装置将实际的动作情况传至PLC，然后再由PLC传送至地面操作室的人机界面和中控室的显示器，用于显示和监控。
各个变频器装安装ControlNet总线适配器20-750-CNETC（含固定架），通过现场总线直接与PLC主站相连接，各个变频器因此成为从站与PLC交换信息。PLC可以独立的向各个变频器发出运行、停止、速度等指令，同时各个变频器也将自身的运行信息以及检测到的电机状态通过现场总线传送至PLC。
提升机构配有重量传感器，单钩起吊重量90%左右时发出报警信号，达到105%左右时提升机构停止上升、只能下降，并发禁止性报警信号。起重机载荷控制器具有两路输出，一路给司机室超载仪表，供手动调试使用，一路带有4~20Ma输出，给远程控制用，以判定料罐去向选定。同时结合各个料位仓的仓储情况，发送料罐去向命令，以有源点的方式作为外部输入发送给本系统使用。
6．整套电控系统的调试
整个系统具有成熟的技术、完善的检测、可靠的控制、先进的诊断功能，最大限度的满足了客户的使用要求，电气系统偏差为5mm。
6.1 手动调试
选择了手动操作时，则可通过无线遥控器或电气室或料仓加料平台处的工作站进行手动操作，此操作通过硬线连结进行，操作过程必须与指挥人员密切配合。
提升部分先调试终端限位，可以根据上下限位三个位置的高低，调整LX36-88反复试车，准确无误后锁紧，作为上下方向的终端限位，再使用手动方式测算出提升机构编码器反馈值，反复试验后确定提升的工艺位置。
然后调试大小车运行，根据放料仓的位置，在设备现场，使用手动方式测算出各个位置的编码器的反馈值，反复试验准确无误后，作为自动定位时的最终位置。变频器的速度命令参数设定，包括主CPU发送数据的大小，加减速的位置、长度测定。另外还包括超载限制器，极限位置限位开关等部分的调试，手动部分的调试是很繁琐又必须要做的，它为以后自动部分运行的准确程度，有着密不可分的关系。
6.2 自动调试
起重机PLC系统自动实现速度变速控制，按照热料装载系统发出的指令实现提满料罐、大车行走、放满料罐、等待卸料、提空料罐、大车回走、小车回走、进入待机位置、放空料罐到运输车等一整套的工艺运行。自动控制系统的核心为PLC和绝对值编码器。
控制系统根据料仓料位传输的模拟量信号，自动判定下一次要送料去的料仓信号发送给PLC系统。PLC系统根据接收到的去向命令，决定走形顺序及程序。以下按照去1#料仓为例，其他料仓情况类似。
起升机构从竖井底部起吊料罐，运行到加料高度，起升机构停止运行此处作为编码器开始计算行程的零位。大约0.5秒后，大车开始运行，编码器开始计数（以150为例）走到A位后，变频器开始加速到50HZ满速运行，走形到B位时（以850为例）变频器开始减速，以3~5HZ速度爬行，这样做可以减少大车运行的惯性，避免到限位时冲过，到达终点限位时候，大车停止运行。此时编码器记录的值就是到达1#料仓的准确走形距离。大小车停止运行0.5秒后，主钩开始下降，到达合适的位置后，开始减速到3~5HZ运行，这样做也是为了减少主钩运行的惯性，避免到限位时冲过。到达指定的加料位置，主钩停止运行，开始对1#料仓进行加料，加料结束后，主钩执行上升动作，一样先慢速后快速，然后减速到爬行，到加料高度后停止运行，大车开始执行向零点运行程序，到达零点延时0.5秒后，主钩下降一直到竖井底部，为下次运行做准备。
由于大车走形部分采用辅助轮传动，可以减少大车走形打滑空转现象发生，提高了定位的精度及可靠性，加上编码器采用多圈绝对值准确定位，数据通过总线方式传送，所有运行方式，延时时间长短均由PLC部分自主完成。变频器运行命令、速度快慢也由PLC通过总线方式以数据交换完成，所有的故障信息显示在液晶显示器上，便于故障分析和查找原因。另外，外围接线较少，为系统正常可靠运行提供了有力保障。
7．HBC 无线遥控系统
在本电气系统初期调试或系统出现故障时，无线遥控器可作为备用控制方式，在现场使用相当方便。无线遥控器的接收器安装在起重机桥架的电气室内。
德国 HBC 公司从事无线电技术已有近六十余年历史，曾于上世纪五十年代发明德国第一部无线电话机，六十年代率先研制出用于起重机械的无线遥控系统，近半个世纪以来，HBC在工业无线遥控系统制造领域一直处于主导地位，为现代工业自动化做出了其应有的贡献。
在德国，HBC 有三百余名员工专业从事工业无线遥控的研发与生产，在全球设有近四十余家分公司和代理商；从五十年代末生产初级的、为数不多的红外遥控系统，到目前每年向全世界提供两万余套最先进的系列产品，HBC已先后提供了超过二十万套不同类型的遥控系统；尤为瞩目的是，HBC率先采用的双挡按键（Two Step Push-Button）及摇杆（Joystick）操作方式，一直是行业沿用的标准。
近年来，HBC 一直致力于第三代工业无线遥控系统即DECT技术的研发并已成功应用于工业无线遥控领域；该技术的采用使得遥控系统在使用并遇到同频干扰时，将无间断自动寻求一无干扰工作频点，在一平方公里范围内，可同时使用一万套采用DECT技术的遥控系统，完美地解决了目前遥控系统存在的同频干扰问题。
德国HBC于2001年3月全面推出基于DECT技术的第三代工业无线遥控系统。
同许多享有盛名的德国产品一样，HBC生产的每套遥控系统都需经过严格的质量检验得以通过各国政府有关部门对该类产品实施的非常苛刻的安全及质量检验标准；HBC 对其产品的核心部分（高频电子模块）实施三年保修标准，在同行中尚无先例。
多年来，HBC一直是众多著名的起重机制造商如： Demag、Abus、KCI、Man、Stahl、Aumund、Voith、Donges、Pfeifer、Heibroom 等公司的首选供应商；同时在水泥泵车、建筑塔吊、汽车吊车等领域，HBC 同Putzmeister、Liebherr、Palfinger，Hiab Foco、Atlas等世界知名制造商建立了长期的配套关系。
德国HBC工业遥控系统为全数字式微功率高频无线收发装置；
所有HBC工业遥控系统均配设有自动关闭功能，当发射系统所传送的连续信号中断（例如发射系统超出有效使用距离、供电不足、受同频干扰或失效），接收系统未能收到有效传输信号时，接收系统将自动关闭，无任何有效输出；
每套HBC遥控系统均有其唯一的18位地址码（地址码位数可依产量的增加继续扩展），决无重复码，以避免系统之间可能产生的干扰和错误指令；发射系统每秒连续发送指令条8～21个，每个指令中地址码作为字符串的一部分重复发送；
采用混频技术，产生精确的串行同步脉冲，并出现在每一串数字指令中的特定位置；
监控装置的状态及地址码的校正均采用通讯联络安全保护＋开机初始状态保护；
接收系统包括双CPU（微处理器）提供双解码器冗余和分集技术，以保证在任何非正常工作状态下实现遥控系统的自动关闭功能，避免任何错误信号对接收系统输出继电器或通讯接口产生错误指令；
接收系统中包括4个独立的自动监测电路（watch-dog），其中2个对已接收的发射信号及已解码的数字信号进行纠错，另外2个对双CPU（微处理器）进行自检；
接收系统从识别出错误信号到启动保护电路，至全部操作停止不超过0.55秒；
在发射系统电源组欠压或发射系统信号丢失等非正常工作状态下，接收系统将自动停止工作，反应时间同样不超过0.55秒；
接收系统使用极窄的频带调频，它仅允许通过所需频率；
在同频干扰时有发生时，可以通过改变发射系统使用频率（此时同步技术使接收系统使用频率自动跟随），使遥控系统恢复正常工作；
发射系统可配备有自动关闭电源功能，若在一特定的时间间隔内发射系统没有新的指令给出，发射系统将会自动关闭（关闭时间215秒～350秒可调）；
采用DECT技术的遥控系统，无需担心同频干扰；（在同频干扰发生时，采用DECT技术的发射系统及接收系统将自动跳频至无干扰频点，使用者无需进行停机手动调节）。