一种零点实时刷新的转动实时计量检测系统的制作方法

本发明涉及转动计量检测技术领域，具体为一种零点实时刷新的转动实时计量检测系统。

背景技术：

当前广泛使用的转动检测仪器或系统的运作模式普遍为：由传感器(编码器或接近开关)发出模拟量信号(脉冲)、检测系统以一定时间来读取脉冲并累计脉冲数，就可以计算出被测目标的转速和转动圈数。

这种方法适用于恒速转动，然而实际上恒定转速由于零部件的制造精度等因素也很难实现，所谓的恒定转速都或多或少存在着转速的波动，同时实际操作中，动态变化的转速也需要检测，但是当前的方法在这些情况下就存在较大的偏差。

为解决动态变化或有波动的转速的实时检测问题，我们开发了本技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种零点实时刷新的转动实时计量检测系统，以解决上述背景技术中提出的恒定转速由于零部件的制造精度等因素也很难实现，所谓的恒定转速都或多或少存在着转速的波动，同时实际操作中，动态变化的转速也需要检测，但是当前的方法在这些情况下就存在较大的偏差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种零点实时刷新的转动实时计量检测系统，包括模拟量传感器和可编程控制器plc，该零点实时刷新的转动实时计量检测系统还包括存储单元和显示器；

所述存储单元为三个公用存储单元，且公用存储单元包括ru1、ru2和rn；

所述模拟量传感器的输出端口通过数据线与可编程控制器plc的输入接口连接，所述可编程控制器plc的输出端口通过数据线与显示器的输入端口连接，所述可编程控制器plc的存储接口通过数据线与存储单元连接；

一个模拟量传感器对应一个被检测目标，可编程控制器plc根据容量和计算能力对应多个模拟量传感器。

可编程控制器plc程序设置和定义存储单元为三个公用存储单元，三个公用存储单元分别为ru1、ru2和rn；

程序定义一个循环执行模块，包含以下操作：

采集指定传感器信号(脉冲数)a(n)；

将采集到数值a(n)存入ru2，并计算ru2-ru1＝rn；

进行实时转速rs(n)和转动圈数rt(n)的计算；

将ru2的数值赋给ru1(数据转存)；

进行下一次采集；

每次采样段的零点都是前一个时刻采集的信号并进行程序运算，就可以得到当时刻的实时转速rs和转动圈数rt；

实时转速rs和实时转动圈数rt的算法如下：

rs(n)＝(rn(n)*60)/(t(n)*at)；

rt(n)＝rn(n)/at；

t(n)为第n个采样段的时长；

at为脉冲数/圈。

优选的，所述模拟量传感器为编码器。

优选的，所述显示器为led显示器。

优选的，所述t(n)设定的时长为1-2s。

优选的，所述可编程控制器plc内设置有与模拟量传感器相适配的解码器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)每次采样段的零点都是前一个时刻采集的信号并进行程序运算，就可以得到当时刻的实时转速和转动圈数，还避免了占用大量存储空间，另外采样的时间间隔也要合理设置，既尽可能合理的短；

2)提高检测的准确性，保证测量结果的真实性。

附图说明

图1为本发明的系统逻辑框图；

图2为本发明存储单元的系统逻辑框图；

图3为本发明方案的采集数据图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种零点实时刷新的转动实时计量检测系统，包括模拟量传感器和可编程控制器plc，该零点实时刷新的转动实时计量检测系统还包括存储单元和显示器；

可编程控制器plc内设置有与模拟量传感器相适配的解码器，显示器为led显示器，模拟量传感器为编码器；

所述存储单元为三个公用存储单元，且公用存储单元包括ru1、ru2和rn；

所述模拟量传感器的输出端口通过数据线与可编程控制器plc的输入接口连接，所述可编程控制器plc的输出端口通过数据线与显示器的输入端口连接，所述可编程控制器plc的存储接口通过数据线与存储单元连接；

一个模拟量传感器对应一个被检测目标，可编程控制器plc根据容量和计算能力对应多个模拟量传感器。

可编程控制器plc程序设置和定义存储单元为三个公用存储单元，三个公用存储单元分别为ru1、ru2和rn；

程序定义一个循环执行模块，包含以下操作：

采集指定传感器信号(脉冲数)a(n)；

将采集到数值a(n)存入ru2，并计算ru2-ru1＝rn；

进行实时转速rs(n)和转动圈数rt(n)的计算；

将ru2的数值赋给ru1(数据转存)；

进行下一次采集；

每次采样段的零点都是前一个时刻采集的信号并进行程序运算，就可以得到当时刻的实时转速rs和转动圈数rt；

实时转速rs和实时转动圈数rt的算法如下：

rs(n)＝(rn(n)*60)/(t(n)*at)；

rt(n)＝rn(n)/at；

t(n)为第n个采样段的时长，t(n)设定的时长为1-2s；

at为脉冲数/圈。

针对目标物的转动和转速测量，基本上是采用模拟量传感器(编码器)随着目标的转动生成离散离散信号-脉冲，系统则采集并累计脉冲的数量，然后依据每圈脉冲的个数和时间长短来计算出转速和转动圈数。

具体如以下：

a(0)为起始检测点(零点)脉冲数，随后在系统的控制下采样获得a(1)，a(2)，a(3)，a(4),……,a(n+1)等，然后计算得出对应时刻的增加脉冲数：rn(1)＝a(1)-a(0),rn(2)＝a(2)-a(0),rn(3)＝a(3)-a(0),rn(4)＝a(4)-a(0),……,rn(n+1)＝a(n+1)-a(n)等；

恒定转速的情况下：

按照当前的方法，是n个采样段共用第一个采样段的零点a(0)，然后从n个采样段以后，系统及程序将零点更新为a(n)然后再按照同样的方法得到每个时刻的增加脉冲数rn(n+1)＝a(n+1)-a(n),rn(n+2)＝a(n+2)-a(n),rn(n+3)＝a(n+3)-a(n),……，这个采样段的零点均更新为a(n)。

每次采样的时间间隔t可以设为恒定，如果是恒定转速rt则每个时刻增加的脉冲数也是恒定的，那么计算出来的转速：

rt(n)＝rn(n+1)/1*t,rt(n+1)＝rn(n+2)/2*t,rt(n+1)＝rn(n+2)/2*t,……；所以得出的各个时刻的转速也是恒定的，现有的方法是适用的。

然而现实中，物体的转速是很难实现恒定的，考虑到部件的制造、控制精度以及各种因素的影响下，恒定转速的情形在实际应用中很难发生。随着时代的发展及控制精度的要求，准确计量动态转动是有实际意义和必要性的，而且这些现实存在的转动的波动往往是异常、缺陷所导致，这些波动本身也会导致质量的波动，同时长期累积下去将导致设备或系统的严重事故、故障。

动态变化的转动情况下：

如果被检测的目标的转动过程是动态变化的，比如系统控制下的加速、减速等过程，通常需要程序设置多个短时间间隔的采样段，而我们的方法是在每个采样段中都将该采样段的零点进行实时刷新，以便获得该检测采集段的脉冲数变化，如下：

瞬时脉冲数增加：rn(n+1)＝a(n+1)-a(n),rn(n+2)＝a(n+2)-a(n+1),rn(n+3)＝a(n+3)-a(n+2),……；以及对应的瞬时转速：rt(n+1)＝rn(n+1)/t(n+1),rt(n+2)＝rn(n+2)/t(n+2),t(n+3)＝rn(n+2)/t(n+3),……假设动态转动过程分段采样后得到：a(0)＝0,a(1)＝10,a(2)＝10,a(3)＝18,a(4)＝30,采样段的时间间隔t均为1秒，假定6个脉冲对应被测目标转1圈，注意其中a(1)和a(2)段的数值一样，这意味着a(1)到a(2)这一段实际上没有转动。

采用我们的零点逐段刷新而得到的瞬时转速rt和转动圈数rs分别为：

同样的多次采集数值{间隔1秒}：a(0)＝0,a(1)＝10,a(2)＝10,a(3)＝18,a(4)＝30，rn(1)＝a(1)-a(0)，rn(2)＝a(2)-a(1)，rn(3)＝a(3)-a(2)，rn(4)＝a(4)-a(3)，则按照rs＝rn/6(单位：圈数)，rt＝rs/t(单位：圈/秒)得到以下结果：

然而，当使用现有的方法(既n个采样段共用第一个采样段的零点均为a(0))得到的转速和转动圈数分别为：

多次采集得到(间隔1秒)：a(0)＝0,a(1)＝10,a(2)＝10,a(3)＝18,a(4)＝30，则

rs(0-1)＝10rs(0-2)＝10rs(0-3)＝18rs(0-4)＝30(圈数)

转速：rt(0-1)＝rs(0-1)/1*t*6＝1.67

rt(0-2)＝rs(0-2)/2*t*6＝0.83

rt(0-3)＝rs(0-3)/3*t*6＝1.0

rt(0-4)＝rs(0-4)/4*t*6＝1.25

而如果现有的计量方法，同样的时间段长短却只采集起始和终点，则得到的转速和转动圈数分别为：

rs(1次采集)＝30(圈)/rt(1次采集)＝30/4*1*6＝1.25(圈/秒)

结果对比：

所以，以当前的计量方法在被测目标动态转动中无法准确得到测量结果，而且当前的计量检测方法还一定程度遮盖、折衷了被测转动过程的动态变化，使得设备和监控无法获知被测目标的转动过程的实际真实情况。

另外，自动化控制甚至闭环控制在实际中已经得到了广泛应用，这些控制机制对于出现的波动会自动进行反向弥补，采用当前的计量和检测方法(零点统一不变)表达出的是系统运行非常稳定，但实际上波动是一直存在而且是交替弥补，这些波动有些波动是在要求范围内，但随着零部件的磨损等因素，总会有波动超出了要求范围，这就造成了运行中的隐患。

零点刷新的转动实时计量检测系统由模拟量传感器(编码器)和可编程控制器plc构成，一个模拟量传感器对应一个被检测目标，可编程控制器plc根据容量和计算能力可以对应多个模拟量传感器。

借助于可编程控制器plc及对应的编程，我们在程序设置来实现每个采样时刻的零点刷新，具体如下：

程序设置和定义3个公用存储单元分别为ru1和ru2，rn

程序定义一个循环执行模块，包含以下操作：

采集指定传感器信号(脉冲数)a(n)

将采集到数值a(n)存入ru2，并计算ru2-ru1＝rn

进行实时转速rs(n)和转动圈数rt(n)的计算

将ru2的数值赋给ru1(数据转存)

进行下一次采集

这样，每次采样段的零点都是前一个时刻采集的信号并进行程序运算，就可以得到当时刻的实时转速和转动圈数，还避免了占用大量存储空间，另外采样的时间间隔也要合理设置，既尽可能合理的短。

实时转速rs和实时转动圈数rt的算法如下：

rs(n)＝(rn(n)*60)/(t(n)*at)(单位：圈/分钟)

rt(n)＝rn(n)/at(单位：圈)

t(n)-第n个采样段的时长(预先设置，通常为1-2秒)；

at-脉冲数/圈(预先设置)

这样，我们就得到了各个采样段的实时转速和转动圈数，当然间隔设置越短越精确，但间隔时间需要合理设置，以1-2秒为适宜。作为验证零点刷新的有效性。

本方案所获得的数据如图3所示；

采用零点刷新的检测系统获得了15组数据，加权计算后的值为52.23，这个数值与下面人工检测的数值(重量折算体积后)相差只有0.1％。

与之对比，当前方法1–人工称重检测(a密度1.33，b密度1.13)，折算后的数值为52.26；

当前方法2–某进口自动化设备的监控数据；某进口设备获得的监控数据只有1组，数值为52.8，偏差明显而且具体在这个工况下，偏差的性质完全不一样了。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。