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CN108856307A - 一种机械设备位置检测装置及检测方法 - Google Patents

一种机械设备位置检测装置及检测方法 Download PDF

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CN108856307A
CN108856307A CN201810501470.4A CN201810501470A CN108856307A CN 108856307 A CN108856307 A CN 108856307A CN 201810501470 A CN201810501470 A CN 201810501470A CN 108856307 A CN108856307 A CN 108856307A
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controller
mechanical equipment
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pulse signal
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CN201810501470.4A
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张克鹏
刘海燕
李振山
刘文涛
吴鹏
田红梅
孙英姿
刘伟
杜伟
张凡
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

本发明涉及机械设备自动控制技术领域，具体为一种机械设备位置检测装置及检测方法，可实现设备终端部件的精确定位。一种机械设备位置检测装置，包括电机、编码器、控制器、脉冲信号分配器与传动系统，所述电机、编码器、脉冲信号分配器与控制器依次连接，编码器还连接传动系统。一种机械设备位置检测方法，增量型编码器信号采进变频器后，经过相应的参数设置可以实现速度闭环控制，信号的另一路采集进入PLC控制系统后，经过相应的处理得到设备的位置信号。

Description

一种机械设备位置检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及机械设备自动控制技术领域，具体为一种机械设备位置检测装置及检测方法。
背景技术
在如今的轧钢、造纸等工业生产现场，众多的机械设备都是由传动设备来驱动，而且控制的要求越来越高，控制速度更快，精度更高。许多设备既需要精确测速，保证设备平稳动作，同时还需要精确的位置控制，以保证产品质量。例如型钢轧线的粗轧机上，轧辊压下设备带着数吨重的轧辊，为了保证设备平稳的运行，避免较大的冲击，就需要较精确的速度控制，同时由于工艺要求，轧钢的厚度要求较高，轧辊设备的定位要求控制在2mm的精度范围内。
发明内容
本发明提供一种机械设备位置检测装置及检测方法，可实现设备终端部件的精确定位。
本发明采用的技术方案为：
一种机械设备位置检测装置，包括电机、编码器、控制器、脉冲信号分配器与传动系统，所述电机、编码器、脉冲信号分配器与控制器依次连接，编码器还连接传动系统。采用一个安装于压下电机后部的增量型编码器，检测设备动作脉冲，检测信号经过信号分配器，把一个信号分配为两个信号，分别传送给传动系统的变频器和控制器，传动系统用于设备的速度闭环及控制，控制器对脉冲信号进行一系列的处理，最终得到机械设备的位置，用于设备的位置闭环控制。
优选的，所述脉冲信号分配器与控制器之间设置脉冲计数器，计数器用于采集脉冲数。
优选的，所述控制器为PLC控制器。
一种机械设备位置检测方法，包括以下步骤：
a.在电机上设置编码器，电机的转动通过编码器产生脉冲信号，脉冲信号发送至脉冲信号分配器；
b.脉冲信号分配器将一路信号传至控制器，控制器通过两次扫描周期的脉冲值的差计算电机转动圈数，通过圈数确定设备位置；
c.脉冲信号分配器将一路信号传至传动系统，传动系统收集电机转速；
d.通过设备位置调整电机转速。
优选的，所述步骤b中控制器对脉冲值的差设定一个限值，脉冲差的值超过限值时自动清零。在设备动作过程中，正常情况下，程序一个扫描周期，脉冲数不会超过限值，当出现超过限值时，编码器可能出现故障或者正好经过增量型编码器的最大值到0值得跳变点，每次经过此跳变点程序运算会把这个感觉不正常的数值丢掉，不予累加，如果设备多次经过此跳变点，会形成一个较大的误差值。经过确认后可以通过误差清零，来修复此误差。
优选的，所述步骤b中脉冲信号经过脉冲计数器记数后传至控制器。
本发明所具有的有益效果为：
1.通过信号分配器将电机的编码器产生的信号分别传至传动系统与控制器，分别计算设备位置与电机转速，通过设备位置的变化来对电机转速进行调节，实现闭环操作，精度更高；
2.容错率高，当信号采集出现故障时，可进行清零操作，防止误差的累计影响对设备的检测。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明检测方法示意图；
图中：1-电机，2-编码器，3-控制器，4-脉冲信号分配器，5-脉冲计数器，6-传动系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。
如图1所示，一种机械设备位置检测装置，包括电机1、编码器2、控制器3、脉冲信号分配器4与传动系统6，电机1、编码器2、脉冲信号分配器4与控制器3依次连接，编码器2还连接传动系统6。脉冲信号分配器4与控制器3之间设置脉冲计数器5，控制器3为PLC控制器。
在本发明中脉冲信号分配器4把信号分为两路，其中一路进入传动系统6的变频器，另一路，进入PLC控制系统，通过西门子专用模块FM350脉冲计数器5，和STEP7中的专用功能块CNT_CTL1，PLC控制系统得到相应的脉冲数，然后本发明在PLC控制器侧，自主开发相应的软件模块，来计算出设备的精确位置。
本发明是使用西门子S7-300系列PLC进行信号采集，在西门子STEP7平台编程环境下编写程序，开发了设备定位功能模块，该软件模块在设计开发上严格遵守模块化理念，具有良好的可移植性和通用性。由于算法完善，控制稳定，已经见到可观的效益，不仅可以直接应用于西门子的控制系统中，并且稍作修改即可应用于其他品牌的控制系统中。
如图2所示，一种机械设备位置检测方法，包括以下步骤：
a.在电机上设置编码器，电机的转动通过编码器产生脉冲信号，脉冲信号发送至脉冲信号分配器；
b.脉冲信号分配器将一路信号经过脉冲计数器传至控制器，控制器通过两次扫描周期的脉冲值的差计算电机转动圈数，通过圈数确定设备位置；控制器对脉冲值的差设定一个限值，脉冲差的值超过限值时自动清零；
c.脉冲信号分配器将一路信号传至传动系统，传动系统收集电机转速；
d.通过设备位置调整电机转速。
在设备动作过程中，正常情况下，程序一个扫描周期，脉冲数不会超过限值，当出现超过限值时，编码器可能出现故障或者正好经过增量型编码器的最大值到0值得跳变点，每次经过此跳变点程序运算会把这个感觉不正常的数值丢掉，不予累加，如果设备多次经过此跳变点，会形成一个较大的误差值。经过确认后可以通过误差清零，来修复此误差。公式如下：
P清零＝P清零-(POS-POS准)/进给量*圈数
在程序的下一扫描周期，数值即可修正成准确数值。
以型钢轧机压下装置为例，电机驱动丝杠带动轧辊运动，本发明工作过程如下：
设备启动后，控制器检测到脉冲技术器所收集的脉冲数，通过本扫描周期的脉冲数P当前与上一扫描周期的脉冲数P上周期得到增加的脉冲数P增加，检测P增加是否大于设定的限值，当超过限制时，对故障进行清零，放弃此次记数，增加的脉冲数P增加与已经记录的累计脉冲数P累计相加得到新的累计脉冲数P累计，设备位置通过累计脉冲数计算出丝杠的运动总进给量。图中圈数为编码器每一圈产生的脉冲数，进给量为电机转动一周时丝杠的进给量。

Claims (6)

1.一种机械设备位置检测装置，其特征在于：包括电机、编码器、控制器、脉冲信号分配器与传动系统，所述电机、编码器、脉冲信号分配器与控制器依次连接，编码器还连接传动系统。
2.根据权利要求1所述的一种机械设备位置检测装置，其特征在于：所述脉冲信号分配器与控制器之间设置脉冲计数器。
3.根据权利要求1所述的一种机械设备位置检测装置，其特征在于：所述控制器为PLC控制器。
4.一种机械设备位置检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.在电机上设置编码器，电机的转动通过编码器产生脉冲信号，脉冲信号发送至脉冲信号分配器；
b.脉冲信号分配器将一路信号传至控制器，控制器通过两次扫描周期的脉冲值的差计算电机转动圈数，通过圈数确定设备位置；
c.脉冲信号分配器将一路信号传至传动系统，传动系统收集电机转速；
d.通过设备位置调整电机转速。
5.根据权利要求4所述的机械设备位置检测方法，其特征在于：所述步骤b中控制器对脉冲值的差设定一个限值，脉冲差的值超过限值时自动清零。
6.根据权利要求4所述的机械设备位置检测方法，其特征在于：所述步骤b中脉冲信号经过脉冲计数器记数后传至控制器。
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