CN102679934A - 一种电机负载位移量的获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电机负载位移量的获取方法，包括：选取一固定时间段t；获取k个所述时间段t的电机的运行参数，所述k为大于1的正整数；根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S。本发明无须利用额外的负载位移检测装置，采用工业现场已存在的工控设备和变频器即可得出电机带动负载的负载位移量S，从而解决了现有技术中负载位移检测装置易受到环境的干扰，检测装置出现故障的频率较高所导致的获取的电机负载位移量精度较低的问题。另外，本发明实施例还提供了一种电机负载位移量的获取装置。

Description

一种电机负载位移量的获取方法及装置

技术领域

本发明涉及电力传动检测技术领域，更具体的说是涉及一种电机负载位移量的获取方法及装置。

背景技术

电机，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为电器或各种机械的动力源。电机尤其是交流电机，广泛应用于各行业的设备驱动之中，是工业生产领域常见的电气设备。

电机负载的位移量在很多自动化生产流程中属于重要的监控对象和连锁条件，在工业现场，常以电机负载的位移量为依据来确定电机驱动设备所处的位置或者负载的移动距离，例如确定氧枪查深的高度、连铸铸坯的长度等等。

因为生产的需要，很多情况下，电机的转速是需要由变频器实时调整的，而为了对电机所带的负载进行精确定位，如图1所示，现有技术中，常常在负载处安装相应的负载位移检测装置（如传感器、编码器，或者现场设置红外线测距设备等）来得出负载的位移量，再将负载的位移量送入工控设备，工控设备根据负载的位移量对电机所带的负载进行精确定位。

但是由于工业生产现场环境复杂，上述负载位移检测装置的精度容易受到环境的干扰，所以检测装置出现故障的频率较高，进而其获取的电机负载位移量精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电机负载位移量的获取方法及装置，用以解决现有技术中的检测装置易受到环境的干扰，检测装置出现故障的频率较高所导致的获取的电机负载位移量精度较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电机负载位移量的获取方法，包括：

选取一固定时间段t；

获取k个所述时间段t的电机的运行参数，所述k为大于1的正整数；

根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S。

优选的，在上述电机负载位移量的获取方法中，所述运行参数为电机的瞬时角速度，所述根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S具体为：

根据所述k个所述时间段t的电机的瞬时角速度得出所述电机带动负载的负载位移量S。

优选的，在上述电机负载位移量的获取方法中，所述根据所述k个所述时间段t的电机的瞬时角速度得出所述电机带动负载的负载位移量S具体包括：

获取第i个时间段t电机的瞬时角速度ω_i，所述i为不大于k的正整数；

根据公式得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

优选的，在上述电机负载位移量的获取方法中，所述运行参数为电机的瞬时转速，所述根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S具体为：

根据所述k个所述时间段t的电机的瞬时转速得出所述电机带动负载的负载位移量S。

优选的，在上述电机负载位移量的获取方法中，所述根据所述k个时间段的电机的瞬时转速得出所述电机带动负载的负载位移量S具体包括：

获取第i个时间段t电机的瞬时转速n_i，所述i为不大于k的正整数；

利用公式ω_i=2π·n_i将获取的第i个时间段t的瞬时转速n_i转换成第i个时间段的瞬时角速度ω_i；

根据公式

得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

另外，本发明实施例还提供一种电机负载位移量的获取装置，包括：

时间单元，选取一固定时间段t；

获取单元，用于获取k个所述时间段t的电机的运行参数，所述k为大于1的正整数；

负载位移量确定单元，用于根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S。

优选的，在上述电机负载位移量的获取装置中，所述运行参数为电机的瞬时角速度，所述负载位移量确定单元包括：

瞬时角速度获取单元，用于获取第i个时间段t电机的瞬时角速度ω_i，所述i为不大于k的正整数；

第一负载位移量计算单元，

用于根据公式

得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

优选的，在上述电机负载位移量的获取装置中，所述运行参数为电机的瞬时转速，所述负载位移量确定单元具体包括：

瞬时转速获取单元，获取第i个时间段t电机的瞬时转速n_i，所述i为不大于k的正整数；

瞬时角速度转换单元，用于利用公式ω_i=2π·n_i将获取的第i个时间段t的瞬时转速n_i转换成第i个时间段的瞬时角速度ω_i；

第二负载位移量计算单元，

用于根据公式

得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

由上述可知，目前，大多数的变频器本身就具有采样电机运行参数的功能，工控设备常为具有数据计算能力的设备，例如PLC（Programmable LogicController，可编程逻辑控制器）等，本发明实施例中，根据在k个时间段内变频器采集电机的运行参数，即可得出电机带动负载的负载位移量S，从而可知，本发明无须利用额外的负载位移检测装置，采用工业现场已存在的工控设备和变频器即可得出电机带动负载的负载位移量S，从而解决了现有技术中负载位移检测装置易受到环境的干扰，检测装置出现故障的频率较高所导致的获取的电机负载位移量精度较低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中获取电机负载位移量的示意图；

图2为本发明实施例提供的电机负载位移量获取方法的流程示意图；

图3为本发明获取电机负载位移量的示意图；

图4为本发明实施例提供的电机负载位移量获取方法的另一流程示意图；

图5为本发明实施例提供的电机负载位移量获取方法的另一流程示意图；

图6为本发明实施例提供的电机负载的实际位移图；

图7为本发明实施例提供的电机负载的应用效果图；

图8为本发明实施例提供的电机负载位移量获取装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的负载位移量确定单元的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的负载位移量确定单元的另一结构示意图。

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。

本发明实施例公开的一种电机负载位移量的获取方法，如图2所示，方法至少包括以下步骤：

步骤101：选取一固定时间段t。

可以根据现场控制精度的要求，对时间段t进行调整，以满足生产需要。如工程上常选取时间段t为100ms。

步骤102：获取k个所述时间段t的电机的运行参数，所述k为大于1的正整数。

具体的，k个时间段t中的第i个时间段的任一时刻为t_i，其中，k为大于1的正整数，i为不大于k的正整数。具体的，k个时间段t的任一时刻分别为t₁、t₂、t₃、……t_k，k个时间段中的第i个时间段的任一时刻为t_i，其中，i=1，2，……，k。可以在第i个时间段中的任意一时刻采集电机的运行参数，从而获取上述k个时间段对应的k个运行参数。任意一时刻可以为该时间段的结束时刻、开始时刻或其他时刻。

步骤103：根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S。

参考图3，目前，大多数的变频器本身就具有采样电机运行参数的功能，工控设备常为具有数据计算能力的设备，例如PLC等，本发明实施例中，根据在k个时间段内变频器采集电机的运行参数，即可得出电机带动负载的负载位移量S，从而可知，本发明无须利用额外的负载位移检测装置，采用工业现场已存在的工控设备和变频器即可得出电机带动负载的负载位移量S，从而解决了现有技术中负载位移检测装置易受到环境的干扰，检测装置出现故障的频率较高所导致的获取的电机负载位移量精度较低的问题。

参考图4，在本发明其他实施例中，上述运行参数可以为电机的瞬时角速度，根据上述k个时间段t的电机的瞬时角速度得出电机带动负载的负载位移量S，其步骤可以具体包括：

步骤201：获取第i个时间段t电机的瞬时角速度ω_i，上述i为不大于k的正整数。

步骤202：根据公式

得出上述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为上述负载绕上述电机的转子运行的半径。 $S=2\mathrm{\π}\·r\·\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_{i}t=2\mathrm{\π}\·r\·({\mathrm{\ω}}_{1}t+{\mathrm{\ω}}_{2}t+...+{\mathrm{\ω}}_{k}t).$

参考图5，在本发明其他实施例中，上述运行参数可以为电机的瞬时转速，根据上述k个时间段t的电机的瞬时转速得出电机带动负载的负载位移量S，其步骤可以具体包括：

步骤301：获取第i个时间段t电机的瞬时转速n_i，上述i为不大于k的正整数。

具体的，在第i个时间段t中的任意一时刻采集电机的瞬时转速n_i，从而获取上述k个时间段对应的k个瞬时角速度：n₁、n₂、n₃……n_k。任意一时刻可以为该时间段的结束时刻、开始时刻或其他时刻。

步骤302：利用公式ω_i=2π·n_i将获取的第i个时间段的瞬时转速n_i转换成第i个时间段的瞬时角速度ω_i，上述i为不大于k的正整数。

具体的，利用公式ω_i=2π·n_i将n₁、n₂、n₃……n_i转换为瞬时角速度ω₁、ω₂、ω₃……ω_i，从而最终获取k个时间段对应的k个瞬时角速度。

步骤303：根据公式

得出上述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为上述负载绕上述电机的转子运行的半径。

本发明的应用效果如图6和图7所示，可以看出，时间段t越短，也即是t的取值越小，所得的负载位移准确度就越高。另外，在实际应用中，电机的运行速度越慢，电机速度波动越小，本方法的准确度也越高，可以根据现场控制精度的要求，对时间段进行调整，以满足生产需要。

与上述方法对应的，本发明实施例还公开了一种电机负载位移量的获取装置，用于电机负载位移量的获取，如图8所示，包括时间单元U401、获取单元U402、负载位移量确定单元U403。

时间单元U401，用于选取一固定时间段t；

获取单元U402，用于获取k个所述时间段t的电机的运行参数，所述k为大于1的正整数；

负载位移量确定单元U403，用于根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S。

经由的技术方案可知，本发明实施例提供的电机负载位移量的获取装置，负载位移量确定单元U403根据k个时间段的采集到的电机的运行参数得出上述电机带动负载的负载位移量S，本发明实施例提供的电机负载位移量的获取装置可以置于工控设备中，因此，无须利用额外的负载位移检测装置，工控设备即可根据变频器采集的电机的运行参数，通过一系列的换算得出电机的负载位移量。从而可知，本发明无须利用额外的负载位移检测装置，采用工业现场已存在的工控设备和变频器即可得出电机带动负载的负载位移量S，从而解决了现有技术中负载位移检测装置易受到环境的干扰，检测装置出现故障的频率较高所导致的获取的电机负载位移量精度较低的问题。

参考图9，在本发明的其他实施例中，负载位移量确定单元U403可以包括：

瞬时角速度获取单元U501，用于获取第i个时间段t电机的瞬时角速度ω_i，所述i为不大于k的正整数；；

第一负载位移量计算单元U502，

用于根据公式

得出上述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为上述负载绕上述电机的转子运行的半径。

参考图10，在本发明的其他实施例中，负载位移量确定单元U403可以包括：

瞬时转速获取单元U601，用于获取第i个时间段t电机的瞬时转速n_i，上述i为不大于k的正整数。

瞬时角速度转换单元U602，用于利用公式ω_i=2π·n_i将获取的第i个时间段的瞬时转速n_i转换成第i个时间段的瞬时角速度ω_i，上述i为不大于k的正整数。

第二负载位移量计算单元U603，

用于根据公式

得出上述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为上述负载绕上述电机的转子运行的半径。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个硬件设备中实现。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电机负载位移量的获取方法，其特征在于，包括：

选取一固定时间段t；

获取k个所述时间段t的电机的运行参数，所述k为大于1的正整数；

根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数为电机的瞬时角速度，所述根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S具体为：

根据所述k个所述时间段t的电机的瞬时角速度得出所述电机带动负载的负载位移量S。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述k个所述时间段t的电机的瞬时角速度得出所述电机带动负载的负载位移量S具体包括：

获取第i个时间段t电机的瞬时角速度ω_i，所述i为不大于k的正整数；

根据公式

得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数为电机的瞬时转速，所述根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S具体为：

根据所述k个所述时间段t的电机的瞬时转速得出所述电机带动负载的负载位移量S。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述k个所述时间段t的电机的瞬时转速得出所述电机带动负载的负载位移量S包括：

获取第i个时间段t电机的瞬时转速n_i，所述i为不大于k的正整数；

利用公式ω_i=2π·n_i将获取的第i个时间段t的瞬时转速n_i转换成第i个时间段的瞬时角速度ω_i；

根据公式

得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

6.一种电机负载位移量的获取装置，其特征在于，包括：

时间单元，选取一固定时间段t；

获取单元，用于获取k个所述时间段t的电机的运行参数，所述k为大于1的正整数；

负载位移量确定单元，用于根据所述k个所述时间段t的电机的运行参数得出所述电机带动负载的负载位移量S。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运行参数为电机的瞬时角速度，所述负载位移量确定单元包括：

瞬时角速度获取单元，用于获取第i个时间段t电机的瞬时角速度ω_i，所述i为不大于k的正整数；

第一负载位移量计算单元，

用于根据公式

得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运行参数为电机的瞬时转速，所述负载位移量确定单元具体包括：

瞬时转速获取单元，获取第i个时间段t电机的瞬时转速n_i，所述i为不大于k的正整数；

瞬时角速度转换单元，用于利用公式ω_i=2π·n_i将获取的第i个时间段t的瞬时转速n_i转换成第i个时间段的瞬时角速度ω_i；

第二负载位移量计算单元，

用于根据公式

得出所述负载位移量S；

其中，π为数学常数圆周率，r为所述负载绕所述电机的转子运行的半径。

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