格雷母线技术比较

旋转编码器与格雷母线技术比较

一、关于应用目的

企业信息化建设的目标是物流、信息流和资金流的统一，只有这样才能充分发挥信息化的效率和作用。

所谓物流，是要知道所有物料的进出流向，存放位置。我们通过格雷母线定位系统对堆取料机全程跟踪，从而达到对物料进行跟踪的目的。

所谓信息流，是要知道料种信号。料种信号可以在原料进厂或卸料处进行采集联网。

所谓资金流，是要知道物流量。每天进了什么料，堆在哪里，进了多少；每天出了什么料，从哪里取的，出了多少。库存（存量）还有多少等等。知道了物流量也就是知道了资金流，每天有多少资金的物料进出，库存占用资金有多少，如何保持一个合理的占有量，这些都将为企业的综合管理大大降低成本。

除了做到物流、信息流和资金流的统一，整个料场的集中监控，实现可视化也是管理人员的基本需求。采用格雷母线对堆取料机进行全程跟踪后，可以容易地在中控室集中模拟出每台堆取料机的运行轨迹和作业状态。这样的可视化对管理人员来讲更加直观，而且对维护人员而言，维护作业量也会更小，基本属于免维护方案。

除此之外，还需要对料堆形状进行控制，我们采用格雷母线定位系统来实现变起点定终点的堆料工艺可以减少端部料的产生和浪费，同时也减少铲车进场的作业量。

特别是另一方面，通过格雷母线定位技术指导规范司机的堆料作业，严格控制堆料形状和取料规律，还可以大大提高料场的存储容量，提高料场的利用率，解决以往传统的人工管理上存在的乱堆乱放，缺乏整体规划，堆取过程不是可控，堆取混乱等等原因所导致的混料，错料事故。

格雷母线定位技术在中国码头、冶金、矿山、水利、铁路等行业应用广泛

二、关于原理

(1) 限位开关（行程开关）或接近开关定位技术

限位开关又称行程开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将限位开关安装在预先安排的位置，当移动机车上的模块撞击限位开关时，通过机械力的传递使其内部的微动开关动作，它的作用原理与按钮类似，是一种间歇式的绝对定位方式。

接近开关与限位开关的区别在于它是非接触工作方式，由磁场变化引起触点的动作和复位。

这类技术的优点是成本低，缺点是在使用过程中容易点蚀，容易磨损，使用寿命短。可靠性差，易失灵，受温度、电压波动、外界物体靠近等影响而产生误动作导致控制系统紊乱。移动机车在走行过程中的震动、抖动和外界环境的影响都会导致其失灵或误动作。而且这类开关在使用中的维护量大，给生产带来极大不便。

早期国内钢铁行业自动化程度较低，在矿槽小车的定位上普遍设计采用此种定位方式，在使用过程中发现只要有一个（几个）点的信号丢失就造成位置错位，易失灵，维护量大，可靠性差，不仅降低了卸料设备的精度，影响了设备的正常运转，而且卸料设备误工率大大增加，严重时甚至导致生产混料事故和安全事故。所以目前国内钢铁企业内的大部分矿槽卸料系统都采用人工干预来进行控制，当初设计的自动布料由于不能可靠地解决位置检测问题而大都处于瘫痪或半瘫痪状态。

通过对国内各大钢铁企业的调研显示：目前国内还没有利用限位开关/接近开关技术成功可靠地实现矿槽小车自动布料的先例。所以当前新建的烧结矿槽、高炉矿槽和石灰窑料仓上纷纷采用定位更为精确可靠的格雷母线位置检测方案。

(2) 旋转编码器位置检测

旋转编码器位置检测是在车轮上安装码盘对移动机车行走的位置进行连续检测。根据其刻度方法及信号输出形式，分为增量式、绝对式。不管属于哪一类型的旋转编码器，它都是一种相对定位的机械接触工作方式。通过测量出的轴转动的圈数乘以周长从而得到移动车辆的位置。

增量式缺点是存在零点累计误差，抗干扰较差，易丢脉冲，掉电会丢失零点，开机应找零或参考位。

绝对型旋转编码器的每个位置是唯一的，无需记忆，无需找参考点，而且不用连续计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样数据可靠性大大提高。由于绝对型旋转编码器是由一套精密机械完成位置计数，在使用中也存在易错码易损坏的缺陷。

由于编码器测量位移固有的特点，总避免不了由于移动车辆自身频繁启停所导致的滑动累积误差和机车行走过程中车轮的打滑位移误差，实践应用表明这种误差程度已严

重威胁到了其所提供的位置信息的合理性，无法利用其对移动机车进行相关控制。

在实用中采用较多的是每隔一定的距离加以校正，有些甚至每隔几米就使用一个校正板，由于校正开关的不可靠经常导致校正错误，本质上又变成了增量式位置检测，效果仍旧不尽人意。

对我们所需要测量的移动机车的位移来讲，它只是一种相对定位的方式。编码器主要优点是成本低。缺点是车轮打滑，定位不准，易损坏，不耐高温，维护工作量大，目前从宝钢，武钢等国内外各大钢铁使用情况看，旋转编码基本上在使用半年后就会瘫痪，全国各大港口也是如此，最后定位功能就此费掉；

(3) 格雷母线通信定位技术

格雷母线技术采用电磁感应原理和格雷编码原理来进行位置检测，是一种连续的非接触式绝对位置检测方式。格雷母线位置检测传感器通过安装在移动机车上的感应天线箱与沿轨道方向安装的格雷母线之间相互感应来检测感应天线箱在格雷母线长度方向上的位置。

由于感应天线箱与格雷母线之间靠电磁感应原理工作，可以穿过任何非金属物体，它可以在强粉尘、高温（最高800度）的环境下稳定可靠工作，不受酸、碱、油污等的影响。实用表明格雷母线埋于地下、长期浸泡在水中或浇注在水泥混凝土内依然能正常可靠工作，不受天气环境影响（具有全天候工作特性），在露天环境更能显示出其得天独厚的工业应用优势。

感应天线箱与格雷母线之间工作距离保持在30到300毫米，抗电气干扰能力强，宽容度比较大，可以用于直线或环形及其他不规则位移的位置检测，定位精度5毫米，输出频率20毫秒，安装简单方便（无需改变现场环境），地址稳定可靠，无重码误码现象。系统基本不受现场电气环境的影响，已成功应用在铁矿石场等恶劣环境下并长期稳定工作。

其非接触式工作方式没有任何磨损存在，所以使用寿命也极长。不怕大型有轨机械在走行过程中的震动和抖动问题，实用中还没有发生过丢失地址现象。

这项技术目前已在我国宝钢、武钢、梅钢、攀钢、济钢、新钢、首钢等30多家钢厂、武汉港务集团、秦皇岛港务集团、上海振华港机、宁波港等国内外重点工程和大型有轨机械上成功投入运行。在宝钢、武钢、攀钢、上海振华港机实现了全自动操作。