AFC-LAS 光编码位置检测装置 用户手册武汉利德测控技术股份有限公司 2011 年 6 月目 录1、产品概述2、检测原理3、技术参数4、主要部件及其结构5、接口6、设备安装7、配置与调试8、通信协议及帧格式9、选型参考一、产品概述轨迹定位设备作为工业控制和生产作业管理的重要装备，在龙门吊装、天车走行、提升机控制、焦炉联锁等传统的工业应用领域已得到广泛应用目前，随着铁路行业的迅猛发展和物联网的兴起，轨迹定位设备的应用也延伸至商业领域，在铁路运输、港口码头、自动仓储等行业大显身手传统的长距离轨迹定位技术包括旋转编码器位置检测技术、定位片电磁编码位置检测技术、条形码位置检测技术、编码电缆位置检测技术等，由于编码电缆位置检测技术在恶劣环境下的适应性强、可靠性高，近年来在钢铁生产等诸多应用领域得到了全面普及但是基于编码电缆进行位置检测的技术本质是电磁感应原理，因此这种检测技术也存在着其固有的局限性：即在出现同频干扰时会检测不到正确的位置随着我国各行业的产业升级改造，特别是大功率变频器的广泛使用，作业现场出现同频干扰的场合已不鲜见，由此也带来检测位置码出现“跳变”现象，这种情况在车上检测方式中尤其明显。
武汉利德测控技术股份有限公司长期致力于轨迹定位设备的研发和生产，在焦炉联锁、天车走行、长钢轨群吊集控等领域处于行业领先地位面对编码电缆位置检测技术同频干扰现象的困扰，公司着力于轨迹定位新技术的研究与推广，在引进并解析国外同类产品的基础上，结合我公司现有的专利技术，利德成功开发出新一代位置检测设备──AFC-LAS 光编码位置检测装置AFC-LAS 光编码位置检测装置运用位置编码技术和光电检测技术，精确地测定目标设备的绝对位置，定位范围更广、定位精度更高、检测速度更快、抗干扰性能更强、线性和一致性更好，为轨迹定位设备更广泛地应用于工业和商业领域树立了一个全新的标竿二、 检测原理AFC-LAS 光编码位置检测装置基于位置编码和光电检测技术，其位置检测原理如下图首先，在一条不锈钢带上按特定的规则用激光切割出高度相同而宽度不同的方形孔，这些方孔的间距和排列顺序也遵循特定的规律，从而使得在整个不锈钢带上的任何位置其孔的形态组合都不相同，开孔钢带沿目标设备走行轨迹安装，并以此实现对目标设备位置的绝对编码，这种开有方孔的钢带称为光码尺位置检测的核心是一种光电检测装置，这种装置被设计成倒 U 型结构，并安装在目标设备上，随目标设备一起移动，光码尺垂直嵌入检测装置的 U 型槽内。
装置两侧分别分布着 IR 红外管发射阵列和 IR 红外接收管阵列，ARM 处理器控制 IR 发射管，利用红外光束对光码尺进行高速扫描，并从 IR 接收管获取扫描的结果，最后换算成光码尺的位置编码由于这种装置是通过对光码尺方孔的物理编码进行识别并确定目标设备相应的位置，因此该装置被称为光尺解码器AFC-LAS 光编码位置检测装置利用光电检测来实现位置检测，检测速度快，检测精度高，从根本上杜绝了编码电缆面临的因同频干扰致使检测位置码出现“跳变”的现象发生三、技术参数 绝对位置检测，不受断电影响 检测范围最大 786 米(LAS01-A 型)或 1572 米(LAS01-B 型) 目标设备的最大速度 15 米/秒 （54 公里/小时） 光电检测原理，检测分辨率 1mm 检测精度 1mm(目标设备速度<0.5m/S) RS485 和 RS232 双通信接口，支持 ModBus RTU 主模式、ModBus RTU 从模式、ModBus ASCII 主模式、ModBus ASCII 从模式和 PLC 自动上传等通信协议，能方便地与各种数据终端接口 防水与防尘结构，适于恶劣工作环境四、主要部件及其结构AFC-LAS 位置检测装置由以下基本部件构成： AFC-LAD 光尺解码器 AFC-LAR 光码尺 AFC-LAA 装置自动清洁器（选件） 光码尺和光解码器安装附件 通信协议转换器（选件）1 1、、AFC-LADAFC-LAD 光尺解码器光尺解码器光尺解码器为倒 U 型结构，其壳体由数控精铣而成并经过表面处理，是实现位置检测的关键部件。
其左右两侧以一定的规则分布着大量 IR 红外发射/接收器件，在解码器处于光码尺不同的位置，IR 的导通状态也不同，内置的高速ARM 处理器控制这些 IR 器件对光码尺进行高速扫描，并将这些 IR 状态换算成目标设备的绝对位置码解码器在整个定位范围内的检测分辨率达 1mm，在目标设备低速走行时检测精度也接近 1mmAFC-LAD 光尺解码器能自动处理环境光，其机械结构具备防水和防尘设计，基于光的检测也避免了可能的电磁干扰，特别适应于恶劣的电磁环境和目标设备的绝对位置码一起上传的，还有两个位置码，它们是光码尺在解码器中前后两侧垂直方向的相对位移，光码尺在初次安装时的垂直方向的定位可参考这两个位置码，在目标设备运行期间可实时检测因目标设备轨道沉降、光码尺因外力移位引起解码器与光码尺垂直相对位置变化并实现超限报警2 2、、AFC-LARAFC-LAR 光编码尺光编码尺AFC-LAR 光编码尺为 L 型不锈钢带条，其上通过激光按一定规则精确切割出孔径大小不一的长方孔，带条有两种规格，它们的最大长度分别为 786 米和1572 米，光尺解码器每走行 1mm，都能通过 IR 状态获取一个独一无二的编码并换算为目标设备的绝对位置。
为了便于现场安装，整条 AFC-LAR 光编码尺被分为长度3 米的带段，在现场通过连接附件拼接成一个整体AFC-LAR 光编码尺主要用于直线型轨迹的位置检测，但是，根据目标设备的移动轨迹曲线，AFC-LAR 光编码尺也能在现场安装成带弧度的带段，并拼接成任意弯曲的形状一个实际的例子是，在钢铁企业硅钢旋转炉钢卷定位系统中，可将光码尺加工并安装成环形来实现钢卷的环形定位3 3、、AFC-LAAAFC-LAA 自动清扫装置自动清扫装置由于 AFC-LAS 是基于光的检测来检测设备的位置，因此保持解码器的导光孔和光码尺方孔的通透非常重要为了减轻作业人员的劳动强度，对于象焦炉等多尘的作业环境，有必要安装 AFC-LAS 的自动清扫装置AFC-LAC 清扫装置安装在目标设备上，也为倒 U 型结构，在 U 型槽内两侧各安装有一个弹簧牵引的毛刷，在目标设备移动时完成对光码尺的自动清洁工作4 4、通信协议转换器、通信协议转换器在以下场合，有必要选购利德公司的通信接口转换附件：数据终端为 CAN、Ethernet 等其它非 RS485/RS232 接口数据终端为不支持本装置 5 种通信协议的 PLC数据终端与本装置的通信距离超过接口规定的通信范围转换附件的具体规格与选型请根据项目的实际情况，参考我公司的产品选型手册或产品的技术文档，也可通过访问 获取相关信息。
五、接口AFC-LAD 设计有两个防水连接口，一个是 5 芯接口 CN1，该接口是 24V 电源和 RS232 接口，另一个是 2 芯的RS485 接口 CN2，具体接线如图两个接口的连接应使用屏蔽电缆，在布线时尽量避开动力缆线，并根据现场的干扰情况对电缆屏蔽层采取接地措施AFC-LAS 两个通信接口中，RS485 作为主通信接口，用于和数据终端通信，支持 5 种通信协议，RS232 作为辅助通信端口，只支持 Modbus RTU 协议，主要用于系统调试与参数配置，但是当有两个数据终端都需实时地从 AFC-LAS装置获取位置数据时，也可将此端口和数据终端相连如果数据终端是以太网等其它接口，或通信距离超过规定的通信范围，可以选购利德公司的通信转换模块和通信扩展模块，进行接口转换或协议转换六、设备安装1 1、光尺解码器的安装、光尺解码器的安装 一般而言，使用一个标准或非标的解码器安装板将解码器与被测设备或部 件连接解码器上开有螺纹孔以方便与安装板的连接根据目标设备的结构以及现场环境的不同，解码器的安装方式有多种选择 根据安装方位的不同，可分为正装，侧装，倒装；根据紧固位置的不同，可以 在解码器顶部、侧部进行固定；此外，可以根据现场实际情况，有针对性的设 计出多种安装方式。
屏蔽可以减小电磁干扰，使用外层包织物的电缆两端都要接地，但在使 用泊屏蔽，或无法安装等电势电缆时一端接地效果更好为了防止接地 电流本身成为干扰源，可以在一端串接 RC 后进行接地保护正装方式(侧部固定)侧装方式(顶部固定) 2 2、光码尺的安装、光码尺的安装根据目标设备的形态结构和现场环境不同，AFC-LAR 光编码尺有灵活的安装方法最简单的方法是用标准的L 型角铁安装支架进行安装，先将L 型角铁垂直安装在墙面、梁柱或天花板上，然后在角铁上固定光码尺带段，每个带段至少需要两个固定支点，在安装带段时注意其编号保持连续，同时要保证相邻带段间首尾相连，最后用带段连接附件将所有带段拼接成整体在有些应用场合，安装 AFC-LAS 位置检测装置可能存在空间限制，这些场合除考虑选用 U 型槽较窄的光解码器外，也可将光码尺以水平、垂直或任意其它角度进行安装例如在天车走行定位场合，由于天车走行轨道和摩电道的存在，给编码电缆等传统的位置检测设备的安装带来诸多限制，在这种场合下，只要将 AFC-LAR 光码尺平行于摩电道水平安装，而 AFC-LAD 光解码器侧向安装于天车车体上，即可避免这些限制带来的困扰。
一般情况下，目标设备的走行范围确定了所需光编码尺的长度，而在光解码器安装好后，也基本确定了光码尺的安装位置光尺是否正确安装有一个简单的判别方法：以悬臂吊装方式为例，这时光码尺垂直安装，在目标设备的整个行程内，光尺位置在水平方向应在解码器 U 型槽的正中间，在垂直方向解码器的 IR 导光孔应处于光码尺方孔的正中部光码尺的主要安装附件有 L 型角铁支架、带段连接器、弹性预紧装置等，这些附件所需数量和光编码尺的长度和安装方式有关，因此在订购光码尺时需仔细核算3 3、清扫装置安装、清扫装置安装由于 AFC-LAS 是基于光的检测来检测设备的位置，因此保持解码器的导光孔和光码尺方孔的通透非常重要为了减轻作业人员的劳动强度，对于象焦炉等多尘的作业环境，有必要选购并安装 AFC-LAS 的自动清扫装置自动清扫装置可以独立与光解码器安装，这时的自动清扫装置使用与光解码器类似的安装附件；此外还可以集成到光解码器上，则不需要额外的安装附件七、配置与调试AFC-LAS 光编码位置检测装置支持现场配置，以适应不同的应用场合和匹配不同类型的目标设备，为此随装置一起提供有专门的参数配置软件，该软件也具有丰富的调试功能，用于设备的安装调试和日常维护。
调试软件基于.NET 平台开发，软件运行需要.NET2.0 或以上版本支持，请在目标 PC 机上运行本软件的安装程序 setup.msi 来安装此调试软件如果目标机没有.NET2.0 运行库，安装程序也会自动完成安装以下是软件的主界面：1 1、软件的调试功能、软件的调试功能 直观地显示所有 IR 的通/阻状态和相应的光码尺编码 读取 IR 的环境光 A/D 转换值 读取 IR 的通/阻状态下的 A/D 转换值 读取并显示 IR 环境光补偿后的 A/D 转换值 显示位置计算的中间结果 跟踪并显示通讯请求帧和回应帧 显示通信帧的统计信息2 2、、AFC-LASAFC-LAS 检测装置参数配置内容检测装置参数配置内容AFC-LAS 位置检测装置的配置参数分为三种类型：设备的位置检测和位置码计算相关参数、通信接口的工作参数和位置数据的存储地址参数设备的位置检测和运算相关参数包括：1) 光码尺的安装方向，安装方向是指光码尺嵌入光尺解码器时，其首尾端相对于光尺解码器的安装方向2)设备 ID，当系统中有多个 AFC-LAS 装置时，用于标识和管理设备3)设备零偏，用于设置目标设备的起始位置（零点位置）4)目标设备行程，即目标设备的最大走行距离，用于超限报警通信接口包括主通信端口 RS485。