超級工程：港珠澳大橋提梁機與運梁機上的編碼器的應(yīng)用

中國最近二十年的工程建設(shè)成就舉世矚目，被全球譽為“基建狂魔”。那些“超級工程”就是中國建設(shè)成就的驕傲，中國人的設(shè)計，中國人自主的建設(shè)！而在這些超級工程的建設(shè)中，都會有編碼器的身影，都會有我們中國工控人的身影。

編碼器看似只是一個很不起眼的小小的一個傳感器，但是它就像每臺車上哪里都少不了螺絲與螺帽。能夠經(jīng)歷過超級工程項目的實戰(zhàn)檢驗，經(jīng)過大浪淘沙，能被用戶一致認可了并多年堅持使用下來的編碼器，被這些建設(shè)者們親切地稱為“超級編碼器”。參加各個超級工程建設(shè)的編碼器，總數(shù)量不算多，但都是非常關(guān)鍵的安全保護類編碼器，都是必須有品質(zhì)有擔(dān)當(dāng)?shù)木幋a器。

超級工程：港珠澳大橋

舉世矚目的港珠澳大橋快要全線通車了，建設(shè)這座橋梁的大部分預(yù)制梁是在廣東中山澆制好的。并通過提梁機、運梁機、門機吊、船運到海上，并最后安裝在橋墩上。

港珠澳大橋香港接線高架橋工程西起自粵港分界線接通港珠澳大橋主橋至機場島上的觀景山，起點里程K4+200，東止于觀景山隧道，終點里程K13+000，全長約9.4公里。中山預(yù)制場承擔(dān)著港珠澳大橋香港接線高架橋工程5703榀短線匹配預(yù)制箱梁的施工任務(wù)，該預(yù)制場占地300畝，30個短線匹配箱梁預(yù)制臺座，最大存梁量為1038榀。

現(xiàn)在我們來看看在提梁機與運梁機上的編碼器的應(yīng)用。

提梁機：

預(yù)制梁在制作完成后，需要有起重機械將預(yù)制梁放在運梁車上運走，這個起重設(shè)備被稱為提梁機。這個提梁機上需要用多個絕對值多圈編碼器來做雙軌同步糾偏與雙吊點平衡起升。

提梁機用到編碼器主要是大車雙軌移動的同步糾偏，左右輪子的移動距離始終保持一個絕對值位置偏差范圍內(nèi)，大車行走中始終保持與軌道方向的垂直性。

看圖說話，雙軌電機同步移動控制示意圖：

現(xiàn)場編碼器實圖有真相：

接下去我們再來看看提梁機上另外一個雙吊點同步提升上的編碼器。在預(yù)制梁起吊的過程中，為保證安全防止左右搖晃，每個預(yù)制梁的起吊都有左右兩個電機提升，并這兩個電機通過調(diào)節(jié)速度始終保持左右高度一致，這就需要兩個絕對值多圈編碼器反饋左右兩邊的位置高度作比較，供同步控制器同步糾偏升降。

看圖說話，雙吊點同步安全平衡升降提梁的控制示意圖：

當(dāng)提梁機將預(yù)制梁提起后，將放入運梁車上。

運梁車上的編碼器應(yīng)用主要是運梁車有很多個輪子（16個或者32個），這些輪子的轉(zhuǎn)向角度必須保持同步，不然一旦輪子的轉(zhuǎn)向角與其他輪子不同，這個輪子就有可能別腿式的斷了，而出現(xiàn)傾翻的危險可能。

上述應(yīng)用的編碼器性能技術(shù)要求：

項目：珠港澳大橋中山預(yù)制梁加工基地

工作環(huán)境要求：海邊戶外，高溫高濕有灰層環(huán)境，連續(xù)24小時作業(yè)，環(huán)境較差，有海風(fēng)鹽分腐蝕。

必須選型高可靠性能的絕對值真多圈編碼器，Canopen信號輸出。

提梁機門機跨度：53米，高度：65米

鋼腿的編碼器到控制室的電纜長56米，柔腿的編碼器到控制室的電纜長118米。

Canopen絕對值多圈編碼器與控制器：

GMX425R E10 RCB，防護等級外殼IP67，轉(zhuǎn)軸IP65；溫度等級-25度—80度

PFC201—基于Canopen的控制器，大跨徑門機同步、閘門開度同步，門機雙車聯(lián)機防碰撞等，不僅可以作為主控制器，也可以作為冗余的備份控制器。

超級工程中的編碼器不僅僅要求在技術(shù)上的滿足，更重要的是在連續(xù)戶外作業(yè)壓力下的編碼器品質(zhì)必須過硬，達到德國進口同類級別的要求。工程建設(shè)之一的老王給出了這樣的回憶：

超級工程：中國高鐵

中國高鐵在十年間高速發(fā)展，總公里數(shù)在全球已經(jīng)是世界第一了，而高鐵的鐵軌建設(shè)與港珠澳大橋一樣，也是有大量預(yù)制件的提梁機與運梁機，也就同樣需要用到絕對值多圈編碼器。這里就不再重復(fù)介紹提梁機與運梁機了。

下面我們再介紹一下高鐵建設(shè)神器：

架橋機

如下圖，高鐵架橋機的前后兩部天車，為保持架橋時的受力均勻平衡，每一部天車上有多個動力，并有4吊點和8吊點的多個絕對值編碼器信號反饋，始終比較高度位置在同一個水平上，而保持左右與前后平衡安全性。

這個又是必須用絕對值真多圈編碼器干的活，絕對值編碼器信號用4—20mA信號輸出。用4—20mA信號的原因是每一個電工用萬用表就可以檢測信號，這對于大量野外工作的電工就能做的事非常的重要，不會因為現(xiàn)場編碼器信號出現(xiàn)狀況查找起來花很長時期而耽誤了工期進度，模擬量信號4—20mA每個電工都會。

編碼器要求：

絕對值多圈編碼器（機械齒輪箱的真絕對值編碼，代碼9600），4—20mA信號輸出。

防護等級外殼IP67，轉(zhuǎn)軸IP65；抗震動沖擊。

溫度等級-25度—80度。戶外使用質(zhì)保2年以上。

橋梁頂升同步糾沉降

在高鐵橋梁路軌建設(shè)好之后，需要壓重沉降，將地基沉降提前做了，然后高鐵橋梁的路基面頂升起來，重新校準(zhǔn)在同一個平面上。這種橋梁頂升，需要有很多個液壓油缸千斤頂，把橋梁面頂起來，修正下面高度后再放下。這么大的一個橋梁面的頂起必須嚴(yán)格保持各個液壓強千斤頂高度一致性，不然橋面受力不均將引來巨大安全隱患。

20多個的拉繩絕對值編碼器與總線型同步控制器擔(dān)負起這個多點同步頂升與落下的重任：

左右兩邊各自一套Canopen現(xiàn)場總線型同步顯示控制器，當(dāng)千斤頂?shù)捻斏^程中，每個千斤頂?shù)母叨蕊@示并與中心主編碼器比較，確保所有高度差在一個可控的范圍內(nèi)。

編碼器要求：環(huán)境要求戶外，與提梁機相似。

絕對值機械齒輪箱多圈編碼器，Canopen信號總線組網(wǎng)同步控制顯示。

超級工程：上海及周邊流域防臺排澇與生活用水的水閘

聯(lián)網(wǎng)生態(tài)流量控制

青草沙水庫。

大數(shù)據(jù)時代，以上海市為中心及周邊江浙流域是世界級的超大城市區(qū)，因為是沿海地區(qū)，每年有遭受臺風(fēng)暴雨襲擊的可能，為減少三千萬人口的群眾可能的受災(zāi)影響，上海在十年前就開始了“大數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)”，將防臺、排澇、人民生活用水的所有水閘自動化控制與數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，并建立提前生態(tài)流量計算，每個河道保持一定的河水流動性保持生態(tài)。這樣當(dāng)每次臺風(fēng)來臨前就做好充分的流量泄洪準(zhǔn)備。這就需要編碼器來反饋控制水閘高度的調(diào)節(jié)與組網(wǎng)。

上海有數(shù)百個泵站、河道水閘開度編碼器，以及上海鄰居的浙江嘉興100多個閘門開度編碼器、江蘇蘇州的100多個閘門開度編碼器都已經(jīng)建立了大數(shù)據(jù)記錄管理，并在今年三次臺風(fēng)登陸（包括在山東闖禍的溫比亞就是在上海登陸的）中沒有一處出現(xiàn)大的積澇，保護了三千萬人口把臺風(fēng)暴雨帶來的損失減少到最小。

這是舉世矚目的三千萬人口超級城市圈的良心超級工程！

包括上海人民的優(yōu)質(zhì)生活用水的保證。

青草沙水庫，是建立在長江出口處江心中的一座水庫，保證上海市區(qū)全部及郊區(qū)一部分人的生活用水，為保持水庫的生態(tài)，防止上游可能的化工污水、下游海水鹽潮返流、以及水庫內(nèi)的富營養(yǎng)化水草滋生，水庫的20多扇進水口門與出水口排沙門也要不斷的組網(wǎng)調(diào)節(jié)開度。

青草沙水庫位于長興島西北方?jīng)_積沙洲青草沙上。因為青草沙擁有大量優(yōu)質(zhì)淡水，2006年上海市政府決定將青草沙建設(shè)成為上海的水源地，以改變上海80%以上自來水源取自黃浦江的格局。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。一舉解決了占上海原水供應(yīng)總規(guī)模的70%以上現(xiàn)在上海市區(qū)近兩千萬人口每天生活用水受益。

水閘根據(jù)上下游水位調(diào)節(jié)開門開度，調(diào)節(jié)流量

閘門是用左右兩個液壓油缸啟閉閘門的，而左右兩個油缸的高低必須保持在一個高度上，不然大門會傾斜而卡住。這個左右油缸的高度同步又需要絕對值編碼器來反饋控制同步糾偏。

這次是拉繩絕對值編碼器，測量行程是4—7米，絕對值多圈編碼器，環(huán)境要求是防海風(fēng)鹽霧、耐高溫高濕、防雷擊感應(yīng)。

尤其重要的是，絕對值編碼器信號是雙輸出的，其中一路信號給現(xiàn)地開閉門的自動控制，另一路信號是提供遠程聯(lián)網(wǎng)，供大數(shù)據(jù)記錄的。我們選擇了一路4—20mA信號和一路RS485信號。

編碼器代碼9600。

對，又是這個很多用戶都指定用的大名鼎鼎的“9600"

青草沙水庫從2010年建成至今8年了，幾十個閘門開度編碼器默默無聲地守在長江口，經(jīng)受住八年來的海風(fēng)鹽霧、臺風(fēng)、暴雨、日曬、雷擊感應(yīng)而堅守連續(xù)八年至今，而這期間過去上海周邊水閘曾經(jīng)選用過的一些進口品牌編碼器卻紛紛或因海風(fēng)鹽霧，或因暴雨雷擊而退下陣來，被更換成“9600”。青草沙的幾十個Made in China的絕對值真多圈編碼器仍然還在服役至今八年堅守，為近兩千萬上海人民每天生活用水服務(wù)，以及周邊流域其他的數(shù)百個編碼器，為三千萬人口防臺排澇生態(tài)流量服務(wù)。這是深受用戶歡迎的被譽為“超級編碼器”。

這是中國制造的品質(zhì)與擔(dān)當(dāng)！

超級工程（下）篇預(yù)告，我們將繼續(xù)講講南海造島，以及走出國門的超級工程編碼器，韓國世越號沉船打撈等，代表中國制造編碼器的優(yōu)秀品質(zhì)以及編碼器的應(yīng)用。