基于趋势分析的编码器数据保护检测系统构建

赵炎

摘 要：介绍基于趋势分析的编码器数据保护检测系统，以达到监控数据检测可靠性，进而保护设备运行行程的效果。文章叙述了该项改造的目的、设计思路、实施方案，以及改造后效果，旨在为相关人员提供参考，促进基于趋势分析的编码器数据保护检测系统构建，准确检测编码器数据异常故障，确保位置数据的保护的可靠性，提高设备的运行安全性与可靠性，实现公司的持续健康发展。

关键词：趋势分析；编码器；行程保护

引言

编码器数据保护检测系统，是提高设备安全运行的重要因素，通过编码器数据保护检测系统的应用能够有效的提高设备运行安全保护装置可靠性，降低设备安全故障的发生，确保设备的持续稳定运行。作者所在单位装船一部，针对所辖设备进行一系列技术革新改造，以提升设备使用过程中安全防护等级，其中编码器数据保护检测系统就取得了很好地应用效果。基于趋势分析的编码器数据保护检测系统能够实现设备的远程监控，实现数据的采集和保护，降低设备运行过程中的安全隐患，进而提高设备的运行质量，确保单位的经济效益与社会效益。

1 生产现状及可行性分析

1.1 现状分析

目前，我公司大机的位置检测包括绝对位置如行走位置、回转位置、俯仰位置，相对位置如行走偏斜等都是通过编码器采集，由PLC经过逻辑处理转化为位置数据，将当前位置显示给操作者同时进行数据保护，对单机置进行连锁控制防止超限。现场实际案例中出现过传动系统磨损卡死和连接脱离，造成数据固死和跳变。也曾经因编码器烧损导致数据单向变化和固死情况或者因接头脱落、电缆损伤而出现数据异常。种种问题引起数据检测不准确、保护失效，只能通过数据超限时报警或者操作者注意数据显示异常来发现。这就造成数据保护失效不能及时反馈，存在安全隐患。

1.2 基于趋势分析的编码器数据保护检测系统

针对公司现行的编码器的实际运行中存在的安全隐患，需要结合公司的实际情况，合理地对编码器进行创新与完善，建立基于趋势分析的编码器数据保护检测系统，从而有效地提高位置检测的水平，提高数据检测的准确性和真实性，针对数据异常，自动的生产数据保护，并形成良好的反馈，自动生成数据警报，及时地通知相关人员进行处理，从而有效地提高公司的数据保护能力，降低各类安全隐患的发生，降低监护的工作强度，提高设备的运行质量。

1.3 可行性分析

针对位置检测的现场具体情况，通过数据分析制定各种故障发生时界定值，将数据变化趋势与界定值在动作给定时进行比较，判定变化是否正常从而判断保护是否可靠，一旦出现异常，限制动作进行、报警提示并记录数据异常变化数值，以提高单机位置保护可靠性并为故障判断提供数据依据，使得基于趋势分析的编码器数据保护检测系统切实可行，能有应用到公司的设备保护中，提高设备的运行安全，降低安全隐患[1]。

2 基于趋势分析的编码器数据保护检测系统的设计思路

（1）基于趋势分析的编码器数据保护检测系统主要是结合现场的实际情况，针对不同的故障的类型，合理地对故障进行分析，获得各类故障的界定值，结合数据的趋势变化。实现趋势变化与界定值之间的比较，由系统自动完成保护动作的判断。PLC经过逻辑处理转化为位置数据后，由基于趋势分析的编码器数据保护检测系统对数据进行保护。如果系统存在数据异常，系统可以自动进行保护动作，降低数据的损失，提高单机位置保护能力，实现数据的保护。并自动地针对故障类型进行判断，并通过警报回馈的方式通知相关人员，减轻操作人员监护工作强度，降低安全隐患的发生。（2）PLC是通过具有存储功能的可编程的存储器，能够对所存储的数据进行运算、定时、计算和运算等操作，能够实现对各个机械设备的控制和生产，有效地实现各个系统的连接与控制。

3 保护PLC控制程序

通过对基于趋势分析的编码器数据保护检测系统的分析，结合公司的实际情况，合理地对基于趋势分析的编码器数据保护检测系统的实施方案进行设计。下面以相对位置检测中门式取料机行走偏斜编码器数据保护检测为例进行分析，在取料机进行行走操作的时候，会因为固定腿和挠性腿的行走速度差异形成相对位移，通过编码器检测挠性腿和固定梁的偏斜夹角，检测两侧行走腿位置差。实时给两侧行走变频器不同的指令值，以保证行走的动态同步。

3.1 断轴保护

在正常运行状态，编码器数据应该连续渐变的，将编码器传动脱开卡死、设备及线路故障造成的数据固死情况定义为断轴故障。首先，进行界定值数据采集。门式取料机在行走运行时，两侧行走是不断调节以达到同步的，偏斜数据是不断变化的，通过脉冲触发器，将脉冲前后编码器数据赋值给两个变量，求差得出检测数据变化值为ROTARY_DATA变化。实际工况下，启动前期，调偏系统反馈实施到机械结构需要一定反应时间，设定为T延时，躲避此时间通过比较ROTARY_DATA变化最小值设定为界定值Cmin。行走过程中，通过不断比较ROTARY_DATA变化与Cmin ，过程值小于界定值时，同时用ONS产生上升延脉冲并计数入计数器中。同时用完成状态为报出故障并锁存C_error，判定为断轴故障。Check_Reset作为故障的复位指令连接外部的故障复位按钮即可[1]。

3.2 超限保护

将因传动连接或设备问题造成数据跳变情况定义为超限故障。进行超限数据采集。将走行过程中，避开启动、停止纠偏情况，ROTARY_DATA变化不断比较得出最大界定值Cmax。行走过程中，通过不断比较ROTARY_DATA变化与Cmax，过程值大于界定值时，判定为超限故障。

3.3 故障储存

一旦出现故障，系统在停机、报警的同时，将当时数据趋势变化值C变化存储，方便故障判断。其他位置检测保护也是同样，再根据各自运 行特点和要求，进行逻辑的调整和判定[2]。

4 结果

通过对系统改造，实现基于趋势分析的编码器数据保护检测系统的构建，由基于趋势分析的编码器数据保护检测系统对实际检测调整各设定值，准确检测编码器数据异常故障，自动实现数据的保护和警报，促使相关人员能够及时发现数据的异常。基于趋势分析的编码器数据保护检测系统的稳定运行，可以确保位置数据的保护的可靠性，提高数据的真实性与有效性。并根据各自运行的特点和要求，进行逻辑的调整和判断，减轻操作人员监护工作强度，避免故障隐患影响[3]。

5 结束语

通过对基于趋势分析的编码器数据保护检测系统介绍，了解基于趋势分析的编码器数据保护检测系统的功能：监控数据检测可靠性，实现保护设备运行行程的效果。针对公司现行的编码器运行状况进行分析，构建符合公司情况的基于趋势分析的编码器数据保护检测系统，从而有效地提高数据编码的真实性与可靠性，对实际检测调整各设定值，准确检测编码器数据异常故障，提升位置数据的保护的可靠性，确保公司的设备稳定运行，实现公司的经济效益与社会效益。

参考文献

[1]浙江大学罗克韦尔自动化技术中心.可编程序控制器系统[M].杭州：浙江大学出版社，1999.

[2]赵长海，万秋华，孙莹.光电轴角编码器的误码检测系统[J].电子测量与仪器学报，2012，5：463-468.

[3]杨巍.基于DSP的光电编码器自动检测系统研究[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所），2010.