水閘閘門控制，涉及到防洪、排洪，引水、排污，通船、發電等應用，其控制安全性越來越重要，現在設計已要求手動現地應急控制與遠程自動控制都要獨立考慮，而對于絕對值多圈編碼器的使用，不再使用增量值編碼器或單圈絕對值編碼器，也幾乎已經為行業規范了。過去，水閘控制中，絕對值多圈編碼器大多選用了SSI（同步串聯）輸出信號，而現在設計安全性的要求下，遇到了兩個困難：

 

 

1． SSI信號手、自控制無法獨立。

 

    SSI信號為時鐘同步串聯信號，點對點傳輸，時鐘發送與信號接收只能為同一個設備，如果編碼器信號連接現地閘門開度儀表，就不能再給自動控制的PLC信號，而只能由閘門開度儀表再輸出信號給PLC，這樣，系統的可靠性都建立在閘門開度儀上，而SSI閘門開度儀售價高，廠家良莠不齊，存在較大安全隱患；如果編碼器信號直接輸出給PLC，只有少數歐洲品牌PLC有SSI接口，如西門子S7-300(S7-200就沒有)，這樣造價高，可選面少，而且現地手動控制的信號要依賴于自動控制的PLC給，失去了手動應急控制的意義。

 

2． SSI信號端口無法插入防雷器，較易被損壞。

 

    SSI信號為“同步”串聯信號，其實并不完全同步，其由接收設備發送時鐘到編碼器，編碼器再發送信號到接收設備，內部“同步”比較，有一個同步時間差的范圍要求，一旦插入防雷器，或電纜較長、電纜不專業，信號的同步性超出了偏差范圍，數據就會跳碼，而無法正常工作。我公司過去多年研發過SSI防雷器，在實驗階段都可以符合同步性偏差范圍，可在現場條件下，往往無法保證SSI信號的同步性而跳碼，而不得不放棄。由于無法加入信號防雷器，SSI編碼器每年被打壞的數量很多，包括德國著名品牌的，例如江蘇三河閘，使用63個德國著名品牌SSI編碼器，每年被雷擊打壞的約3-5個。

 

 

    為了解決如上的問題，三峽水電站是用了兩套閘門開度傳感器作為備份，這樣對于大多數閘門控制是不現實的。在與國內水利設計單位及業主的多方討論后，我們推出了雙輸出絕對值真多圈編碼器，用于閘門開度儀的手、自獨立并冗余控制，如下示意圖：
   

    GAX60..LB絕對值真多圈編碼器，雙信號輸出為傳統的4—20mA和總線型RS485信號，這兩種信號幾乎所有的PLC都有可連接的接口，而連接的儀表也可以從大部分正規的儀表廠家找到。

 

這個方案的特點如下：

 

    1．GAX60..LB編碼器為機械齒輪組真多圈絕對值編碼器，外形安裝尺寸完全與原來的德國進口SSI編碼器相同，安裝上可直接替換。編碼器外殼防護等級為IP67，溫度等級為-40度—80度，符合水利潮濕、高低溫的使用。

 

    2．雙輸出的信號為4—20mA和RS485，可傳輸距離400米—1000米（依據電纜），符合直接遠傳要求；此兩種信號都有成熟的、大量已使用的防雷器，對信號端口（無論是編碼器還是接收設備）可起到保護作用。

 

    3．所有的PLC都可以有4—20mA接口，大部分的PLC也可以連接RS485信號，這樣對于PLC的可選面就大大增加，成本就可以下來；而4—20mA和RS485信號，也可以找到標準的、成熟的儀表，以增加儀表的可靠性并降低成本。PLC和儀表，可以相互選擇使用4—20mA信號還是RS485信號。

 

    4．編碼器雙信號分別進手動現地控制與自動PLC控制，兩套控制既可以獨立，又可以相互冗余，控制安全性可以大大增強，而成本卻可以下降。由于可以增加安裝防雷器，今后的維護備件成本也下降了。

 

 

    1．  載荷保護控制。由于相當多的卷揚式提升機需要載荷保護，同樣可選擇4—20mA輸出的載荷傳感器，此方案中，閘門開度儀表可選用2路輸入的4—20mA輸入儀表。

 

    2。 卷揚提升機。此方案不僅僅可用于水閘閘門開度儀控制，同樣可用于各類有安全要求的卷揚提升機高度控制，例如鋼鐵廠煉鐵高爐小車送料控制等（已有成功案例）。