基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統構建

趙炎

摘 要：介紹基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統，以達到監控數據檢測可靠性，進而保護設備運行行程的效果。文章敘述了該項改造的目的、設計思路、實施方案，以及改造后效果，旨在為相關人員提供參考，促進基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統構建，準確檢測編碼器數據異常故障，確保位置數據的保護的可靠性，提高設備的運行安全性與可靠性，實現公司的持續健康發展。

關鍵詞：趨勢分析；編碼器；行程保護

引言

編碼器數據保護檢測系統，是提高設備安全運行的重要因素，通過編碼器數據保護檢測系統的應用能夠有效的提高設備運行安全保護裝置可靠性，降低設備安全故障的發生，確保設備的持續穩定運行。作者所在單位裝船一部，針對所轄設備進行一系列技術革新改造，以提升設備使用過程中安全防護等級，其中編碼器數據保護檢測系統就取得了很好地應用效果。基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統能夠實現設備的遠程監控，實現數據的采集和保護，降低設備運行過程中的安全隱患，進而提高設備的運行質量，確保單位的經濟效益與社會效益。

1 生產現狀及可行性分析

1.1 現狀分析

目前，我公司大機的位置檢測包括絕對位置如行走位置、回轉位置、俯仰位置，相對位置如行走偏斜等都是通過編碼器采集，由PLC經過邏輯處理轉化為位置數據，將當前位置顯示給操作者同時進行數據保護，對單機置進行連鎖控制防止超限。現場實際案例中出現過傳動系統磨損卡死和連接脫離，造成數據固死和跳變。也曾經因編碼器燒損導致數據單向變化和固死情況或者因接頭脫落、電纜損傷而出現數據異常。種種問題引起數據檢測不準確、保護失效，只能通過數據超限時報警或者操作者注意數據顯示異常來發現。這就造成數據保護失效不能及時反饋，存在安全隱患。

1.2 基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統

針對公司現行的編碼器的實際運行中存在的安全隱患，需要結合公司的實際情況，合理地對編碼器進行創新與完善，建立基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統，從而有效地提高位置檢測的水平，提高數據檢測的準確性和真實性，針對數據異常，自動的生產數據保護，并形成良好的反饋，自動生成數據警報，及時地通知相關人員進行處理，從而有效地提高公司的數據保護能力，降低各類安全隱患的發生，降低監護的工作強度，提高設備的運行質量。

1.3 可行性分析

針對位置檢測的現場具體情況，通過數據分析制定各種故障發生時界定值，將數據變化趨勢與界定值在動作給定時進行比較，判定變化是否正常從而判斷保護是否可靠，一旦出現異常，限制動作進行、報警提示并記錄數據異常變化數值，以提高單機位置保護可靠性并為故障判斷提供數據依據，使得基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統切實可行，能有應用到公司的設備保護中，提高設備的運行安全，降低安全隱患[1]。

2 基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統的設計思路

（1）基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統主要是結合現場的實際情況，針對不同的故障的類型，合理地對故障進行分析，獲得各類故障的界定值，結合數據的趨勢變化。實現趨勢變化與界定值之間的比較，由系統自動完成保護動作的判斷。PLC經過邏輯處理轉化為位置數據后，由基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統對數據進行保護。如果系統存在數據異常，系統可以自動進行保護動作，降低數據的損失，提高單機位置保護能力，實現數據的保護。并自動地針對故障類型進行判斷，并通過警報回饋的方式通知相關人員，減輕操作人員監護工作強度，降低安全隱患的發生。（2）PLC是通過具有存儲功能的可編程的存儲器，能夠對所存儲的數據進行運算、定時、計算和運算等操作，能夠實現對各個機械設備的控制和生產，有效地實現各個系統的連接與控制。

3 保護PLC控制程序

通過對基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統的分析，結合公司的實際情況，合理地對基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統的實施方案進行設計。下面以相對位置檢測中門式取料機行走偏斜編碼器數據保護檢測為例進行分析，在取料機進行行走操作的時候，會因為固定腿和撓性腿的行走速度差異形成相對位移，通過編碼器檢測撓性腿和固定梁的偏斜夾角，檢測兩側行走腿位置差。實時給兩側行走變頻器不同的指令值，以保證行走的動態同步。

3.1 斷軸保護

在正常運行狀態，編碼器數據應該連續漸變的，將編碼器傳動脫開卡死、設備及線路故障造成的數據固死情況定義為斷軸故障。首先，進行界定值數據采集。門式取料機在行走運行時，兩側行走是不斷調節以達到同步的，偏斜數據是不斷變化的，通過脈沖觸發器，將脈沖前后編碼器數據賦值給兩個變量，求差得出檢測數據變化值為ROTARY_DATA變化。實際工況下，啟動前期，調偏系統反饋實施到機械結構需要一定反應時間，設定為T延時，躲避此時間通過比較ROTARY_DATA變化最小值設定為界定值Cmin。行走過程中，通過不斷比較ROTARY_DATA變化與Cmin ，過程值小于界定值時，同時用ONS產生上升延脈沖并計數入計數器中。同時用完成狀態為報出故障并鎖存C_error，判定為斷軸故障。Check_Reset作為故障的復位指令連接外部的故障復位按鈕即可[1]。

3.2 超限保護

將因傳動連接或設備問題造成數據跳變情況定義為超限故障。進行超限數據采集。將走行過程中，避開啟動、停止糾偏情況，ROTARY_DATA變化不斷比較得出最大界定值Cmax。行走過程中，通過不斷比較ROTARY_DATA變化與Cmax，過程值大于界定值時，判定為超限故障。

3.3 故障儲存

一旦出現故障，系統在停機、報警的同時，將當時數據趨勢變化值C變化存儲，方便故障判斷。其他位置檢測保護也是同樣，再根據各自運 行特點和要求，進行邏輯的調整和判定[2]。

4 結果

通過對系統改造，實現基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統的構建，由基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統對實際檢測調整各設定值，準確檢測編碼器數據異常故障，自動實現數據的保護和警報，促使相關人員能夠及時發現數據的異常。基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統的穩定運行，可以確保位置數據的保護的可靠性，提高數據的真實性與有效性。并根據各自運行的特點和要求，進行邏輯的調整和判斷，減輕操作人員監護工作強度，避免故障隱患影響[3]。

5 結束語

通過對基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統介紹，了解基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統的功能：監控數據檢測可靠性，實現保護設備運行行程的效果。針對公司現行的編碼器運行狀況進行分析，構建符合公司情況的基于趨勢分析的編碼器數據保護檢測系統，從而有效地提高數據編碼的真實性與可靠性，對實際檢測調整各設定值，準確檢測編碼器數據異常故障，提升位置數據的保護的可靠性，確保公司的設備穩定運行，實現公司的經濟效益與社會效益。

參考文獻

[1]浙江大學羅克韋爾自動化技術中心.可編程序控制器系統[M].杭州：浙江大學出版社，1999.

[2]趙長海，萬秋華，孫瑩.光電軸角編碼器的誤碼檢測系統[J].電子測量與儀器學報，2012，5：463-468.

[3]楊巍.基于DSP的光電編碼器自動檢測系統研究[D].中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所），2010.