CN104760328B - 一种直线位移传感器安装评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直线位移传感器安装评估方法及系统，所述方法包括读取执行器到达第一极限位置时获取的第一极限位置值；计算获得执行器在第二极限位置的第二极限位置计算值；计算第一极限位置值与传感器精确测量区域的起始位置值的第一差值，计算第二极限位置值与传感器精确区域的结束位置值的第二差值；当第一差值大于零和第二差值小于零时，控制器驱动执行器运动至第二极限位置，通过传感器获取执行器在第二极限位置的第二极限位置实际值；判断第二极限位置计算值与第二极限位置实际值是否相同，若是，则安装评估结束；若否，提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。本发明减少传感器安装的调整环节，避免传感器方向错装，保证设备安全生产。

Description

一种直线位移传感器安装评估方法及系统

技术领域

本发明属于工业用液压系统集成的制造装备领域，特别涉及一种采用可编程控制器、工业控制计算机对液压粉料压制机直线位移传感器安装评估方法及系统。

背景技术

工业上大多采直线位移传感器来检测执行器的位移情况，以达到运动控制的目的，其安装形式如图1所示。执行器运动件2与传感器浮磁5刚性联接，浮磁5与传感器测量杆6非接触测量。执行器运动件2运动时，带动浮磁5运动，测量杆6反映浮磁5的实时位置，亦即反映了执行器运动件2的实时位置。

由于制造原理上的原因，目前传感器测量杆被分为三个区域，如图2所示的零区、精确测量区域和死区。其中，死区与零区能够反映传感器浮磁的位移情况，但不能保证运动的线形度。故当前传感器通常均不使用死区和零区来检测执行器的运动。故位移传感器的正确安装与否，影响工业控制系统是否能够顺利进行运动控制的准确性。

在图3流程图中，表述了当前模式的安装流程。

步骤一：安装人员手动安装传感器，依靠主观经验大致判断并定位浮磁与传感器测量杆的相对位置，以保证浮磁位于测量杆的精确测量区域内；如果安装人员认为已经达到其主观经验的标准，则进入下一步，否则继续调整；

步骤二：电气控制系统上电后，控制器可以通过模数转换元件读取到位移传感器的实时读数(量程通常为诸如32767或27648等数字量)，如果在步骤一中未能保证传感器浮磁落在精确测量区域内，则可在此步骤判断出，并作安装调整；

步骤三：安装者通过操作平台将执行器运动件移动至极限位置之一，如执行器运动在极限位置之一处未发生浮磁实际位置超出量程则继续下一步，否则跳转到步骤1进行安装调整；

步骤四：运动执行器至其另一极限位置，安装者通过读取的电气控制系统反馈位移传感器读数，判断传感器是否在运动过程中出现浮磁越过传感器精确测量区域范围的情况，如运动过程中浮磁超出传感器的精确测量区域，则需要再次从步骤一执行流程，直至保证执行器在静态、动态情况下，浮磁都落在传感器的精确测量区域内为止。

现有评估传感器安装正确性，主要依靠肉眼判断、工业控制器诸如可编程控制读取位移传感器读数，安装则依靠个人的经验，判断出传感器安装正确性，通过多次调整，获取最终合适的传感器安装位置。

发明内容

本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种陶瓷粉料压制机在准备自动运行前，电控系统自动判断出传感器的安装位置正确性的直线位移传感器安装评估方法及系统。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种直线位移传感器安装评估方法，以第一极限位置至第二极限位置为位移的递增方向，包括以下步骤：

控制器驱动执行器向第一极限位置移动，读取执行器到达第一极限位置时通过传感器获取的第一极限位置值；根据执行器固有的极限行程计算获得执行器在第二极限位置的第二极限位置计算值；计算第一极限位置值与传感器精确测量区域的起始位置值的第一差值，计算第二极限位置值与传感器精确区域的结束位置值的第二差值；当第一差值大于零和第二差值小于零时，控制器驱动执行器运动至第二极限位置，通过传感器获取执行器在第二极限位置的第二极限位置实际值；判断第二极限位置计算值与第二极限位置实际值是否相同，若是，则安装评估结束；若否，提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。

进一步地，计算获得第一差值后，包括以下步骤：当第一差值小于零，控制器通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第二极限位置方向移动第一差值的位移量。

进一步地，当第一差值大于或等于零时，包括以下步骤：当第二差值大于零，控制器通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第一极限位置方向移动第二差值的位移量。

进一步地，在所述控制器驱动执行器向第一极限位置移动前，包括以下步骤：获取浮磁位于传感器测量杆的第一测试位置；驱动执行器以安全速度向某一方向运动一段安全距离，并记录执行器停止运动所在传感器测量杆的第二测试位置，所述安全距离的数值远小于执行器的极限行程；计算获得第一测试位置与第二测试位置的坐标差值；根据坐标差值判断坐标差值与预先内置的安装方向要求是否相符，并提示安装者。

一种直线位移传感器安装评估系统，包括：第一极限位置处理模块，其用于驱动执行器向第一极限位置移动，读取执行器到达第一极限位置时通过传感器获取的第一极限位置值；第二极限位置计算模块，其用于根据执行器固有的极限行程计算获得执行器在第二极限位置的第二极限位置计算值；差值计算模块，其用于计算第一极限位置值与传感器精确测量区域的起始位置值的第一差值，计算第二极限位置值与传感器精确区域的结束位置值的第二差值；第二极限位置处理模块，其用于当第一差值大于零和第二差值小于零时，控制器驱动执行器运动至第二极限位置，通过传感器获取执行器在第二极限位置的第二极限位置实际值；判断提醒模块，其用于判断第二极限位置计算值与第二极限位置实际值是否相同，若是，则安装评估结束；若否，提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。

进一步地，还包括第一提醒模块，其用于在第一差值小于零时，通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第二极限位置方向移动第一差值的位移量。

进一步地，还包括第二提醒模块，其用于当第一差值大于或等于零且第二差值大于零时，通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第一极限位置方向移动第二差值的位移量。

进一步地，还包括获取模块，其用于获取浮磁位于传感器测量杆的第一测试位置；安全距离测量模块，其用于驱动执行器以安全速度向某一方向运动一段安全距离，并记录执行器停止运动所在传感器测量杆的第二测试位置，所述安全距离的数值远小于执行器的极限行程；计算模块，其用于计算获得第一测试位置与第二测试位置的坐标差值；提醒模块，其用于根据坐标差值判断坐标差值与预先内置的安装方向要求是否相符，并提示安装者。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：可以检测出浮磁所在区域，并提示操作者。还可以判断出安装错误类型，系统立即给出调整意见。减少传感器安装的调整环节、保证设备安全生产、提高设备因更换传感器停机后快速恢复生产能力的速度、避免传感器方向错装，型号或量程不符的传感器错装。

附图说明

图1是执行器与传感器安装结构图；

图2是传感器区域分布图；

图3是现有传感器安装流程图；

图4是本发明所述直线位移传感器安装评估方法的步骤流程图；

图5是传感器的安装方向判断方法的步骤流程图；

图6图4和图5结合的具体步骤流程图；

图7是本发明所述直线位移传感器安装评估系统的结构框图；

图示：1—执行器机架；2—执行器运动件；3—被压制工件；4—工作台；5—浮磁；

6—传感器测量杆；11—获取模块；12—安全距离测量模块；13—计算模块；

14—提醒模块；21—第一极限位置处理模块；22—第二极限位置计算模块；

23—差值计算模块；24—第二极限位置处理模块；25—判断提醒模块；

26—第一提醒模块；27—第二提醒模块。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图4所示，本实施例所述的方法包括步骤S10-S50。

S10：控制器驱动执行器向第一极限位置移动，读取执行器到达第一极限位置时通过传感器获取的第一极限位置值。

S20：根据执行器固有的极限行程计算获得执行器在第二极限位置的第二极限位置计算值。

S30：计算第一极限位置值与传感器精确测量区域的起始位置值的第一差值，计算第二极限位置值与传感器精确区域的结束位置值的第二差值。

S40：当第一差值大于零和第二差值小于零时，控制器驱动执行器运动至第二极限位置，通过传感器获取执行器在第二极限位置的第二极限位置实际值。

S50：判断第二极限位置计算值与第二极限位置实际值是否相同，若是，则安装评估结束；若否，提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。

如图5所示，初始安装后，需要对传感器的安装方向进行判断，其包括以下步骤：

S01：获取浮磁位于传感器测量杆的第一测试位置。

S02：驱动执行器以安全速度向某一方向运动一段安全距离，并记录执行器停止运动所在传感器测量杆的第二测试位置，所述安全距离的数值远小于执行器的极限行程。

S03：计算获得第一测试位置与第二测试位置的坐标差值。

S04：根据坐标差值判断坐标差值与预先内置的安装方向要求是否相符，并提示安装者。

如图6所示，其集合了图4和图5所述方法的全部步骤说明。首先控制器通过模数转换模块，获取浮磁位于传感器测量杆的确切位置Pos._Real，控制器发出相关指令，驱动执行器向运动极限位置之一运动。抵达后，控制其获取实际极限位置Pos._{Real Limited.1}。

执行器的极限行程L._{ExecutorLimited}由机械设计确定，故为定值常量。

如控制器能够通过模数转换模块获取浮磁位于传感器测量杆的确切位置，控制器发出电气指令，驱动执行器以安全速度向某一方向运动一段安全距离，安全距离的数值远小于液压执行器极限行程L._{ExecutorLimited}数值。譬如，如执行器的极限全行程L._{ExecutorLimited}为100mm，则安全距离为1mm。液压执行器运动期间，控制器通过模数转换元件获取液压执行器的位置变化情况。控制器记录下执行器开始运动时刻的第一测试位置为Pos._{Real Start}，执行器停止时记录下停止位置的第二测试位置为Pos._{Real End}。则执行器移动的距离，即坐标差值Dis._Moved＝Pos._{Real End}-Pos._{Real Start}。判断坐标差值Dis._Moved数值的正负与预先内置的安装方向要求是否相符。如相符，表明传感器安装方向正确。如不符，表明传感器安装方向错误，或传感器的线缆连接错误。譬如，执行器从上向下运动时，设计的安装方向要求传感器数值由小变大，则理论上坐标差值Dis._Moved＝Pos._{Real End}-Pos._{Real Start}的结果应该是正值。但是如果实际的计算结果显示坐标差值Dis._Moved结果为负值，说明传感器安装方向错误，或传感器的电气线缆连接错误。此步骤通过小位移移动执行器，判断传感器安装方向和电气线缆接线是否正确。

如果坐标差值Dis._Moved的正负值与安装方向要求不符，控制器通过人机交互界面发送操作提醒。

为便于说明，假设第一极限位置对应移传感器读数小数值，第二极限位置对应位移传感器读数大数值，反之同样适合本方法。相关区域划分如下：

L._Exactitude＝P._{LinerSensorLimited.2}-P._{LinerSensorLimited.1}；

其中，P._{LinerSensorLimited.1}是传感器精确区域起始读数位置，P._{LinerSensorLimited.2}是传感器精确区域结束读数位置。这两个数值由传感器加工确定，是定值。控制器可通过模数转换模块识别出该位置。譬如，控制器通过模数转换模块，读取到传感器精确区域起始读数位置P._{LinerSensorLimited.1}＝30，传感器精确区域终止读数位置P._{LinerSensorLimited.2}＝180，则传感器精确区域的量程L._Exactitude＝180-30＝150mm。

控制器发出电气指令，驱动执行器以安全速度向第一极限位置运动。当执行器抵达第一极限位置时，获取实时传感器读数Pos._Real，此刻Pos._Real的读数即为执行器在第一极限位置时的传感器读数Pos._Limited.1，

Pos._Limited.1＝Pos._Real；

因为执行器的极限行程L._{ExecutorLimited}由执行器的机械设计确定，为已知定值常量，故执行器在传感器上的第二极限位置Pos._Limited.2也可以确定。

Pos._Limited.2＝Pos._Limited.1+L._{ExecutorLimited}；

譬如，根据设备面对的工艺要求，执行器被设计为极限行程为100mm，而执行器在第一极限位置时的读数Pos._Limited.1为20mm时，第二极限位置的读数Pos._Limited.2＝Pos._Limited.1+L._{ExecutorLimited}；＝20+100＝120mm。

计算出执行器位于机械第一极限位置时刻传感读数Pos._Limited.1与传感器精确区域起始读数位置P._{LinerSensorLimited.1}的位置关系，获得第一差值

L._Delta.1＝Pos._Limited.1-P._{LinerSensorLimited.1}；

此步骤用于判断第一极限位置值Pos._Limited.1与传感器精确区域起始读数位置值P._{LinerSensorLimited.1}的位置关系，因为传感器精确区域起始读数位置值P._{LinerSensorLimited.1}是控制器识别到的定值，如果执行器在第一极限位置的浮磁的读数小于传感器精确区域起始读数位置值P._{LinerSensorLimited.1}的读数，说明执行器在第一极限位置时，浮磁已经位于传感器精确测量区域L._Exactitude以外。如果执行器在第一极限位置的浮磁的读数大于或等于传感器精确区域起始读数位置值P._{LinerSensorLimited.1}的读数，说明执行器在第一极限位置时，浮磁已经位于传感器精确测量区域L._Exactitude以内。

计算出执行器位于第二极限位置时刻传感读数Pos._Limited.2与传感器精确区域结束读数位置P._{LinerSensorLimited.2}的位置关系，获得第二差值

L._Delta.2＝Pos._Limited.2-P._{LinerSensorLimited.2}。

判断第一差值的数值大小，当第一差值L._Delta.1<0，则说明执行器在第一极限位置时，浮磁位于传感器精确测量区域以外，需要将浮磁向执行器第二极限位置方向移动L._Delta.1的位移量；控制器通过人机交互界面发送操作提示。当第一差值L._Delta.1≥0，则浮磁位于传感器精确测量区域以内。继续判断第二差值L._Delta.2的大小，当第二差值L._Delta.2>0，则在动态时，执行器的第二极限位置在传感器精确测量范围以外。控制器通过人机交互界面向操作者提示，将浮磁向执行器第一极限位置方向移动L._Delta.2的位移量。

举例如下：假设执行器被设计为极限行程为100mm，传感器精确测量区域量程150mm,其中传感器精确区域起始读数位置P._{LinerSensorLimited.1}＝30，传感器精确区域终止读数位置

P._{LinerSensorLimited.2}＝180。控制器读到执行器在第一极限位置时刻的数值Pos._Limited.1＝Pos._Real＝20mm。则其L._Delta.1＝Pos._Limited.1-P._{LinerSensorLimited.1}＝20-30＝-10<0。说明传感器安装位置不在传感器精确测量区域内，并可判断浮磁当前位置距离传感器精确测量区域10mm。控制器将通过人机交互界面向操作者发出将浮磁向执行器第二极限位置方向移动10mm以上的信息。或者，如果控制器读取到执行器在第一极限位置时刻的数值Pos._Limited.1＝Pos._Real＝85mm，则L._Delta.1＝Pos.

_Limited.1-._{LinerSensorLimited.1}＝85-30＝55>0，但是，L._Delta.2＝Pos._Limited.2-P._{LinerSensorLimited.2}＝Pos.

_Limited.1+L._{ExecutorLimited}-P._{LinerSensorLimited.2}＝85+100-180＝5>0。说明传感器在第一极限位置时满安装条件，但是可以预计到执行器在第二极限位置时，传感器安装位置将不在传感器精确测量区域内，并可判断浮磁当前位置距离传感器精确测量区域5mm，控制器将通过人机交互界面向操作者发出将浮磁向执行器第一极限位置方向移动5mm以上的信息。

当第一差值和第二差值均满足条件时，控制器发出相关指令，驱动执行器向另一运动极限位置运动。抵达后，控制其获取实际极限位置Pos._Limited.2。并比较Pos._Limited.2与Pos._RealL。

如果Pos._Real与Pos._Limited.2数值相同，则自动评估结束，如果Pos._Limited.2与Pos._Real数值不相同，通过人机交互界面提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。

如图7所示，其为本实施例所述直线位移传感器安装评估系统，包括：

第一极限位置处理模块21，其用于驱动执行器向第一极限位置移动，读取执行器到达第一极限位置时通过传感器获取的第一极限位置值；

第二极限位置计算模块22，其用于根据执行器固有的极限行程计算获得执行器在第二极限位置的第二极限位置计算值；

差值计算模块23，其用于计算第一极限位置值与传感器精确测量区域的起始位置值的第一差值，计算第二极限位置值与传感器精确区域的结束位置值的第二差值；

第二极限位置处理模块24，其用于当第一差值大于零和第二差值小于零时，控制器驱动执行器运动至第二极限位置，通过传感器获取执行器在第二极限位置的第二极限位置实际值；

判断提醒模块25，其用于判断第二极限位置计算值与第二极限位置实际值是否相同，若是，则安装评估结束；若否，提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。

进一步地，还包括第一提醒模块26，其用于在第一差值小于零时，通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第二极限位置方向移动第一差值的位移量。

进一步地，还包括第二提醒模块27，其用于当第一差值大于或等于零且第二差值大于零时，通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第一极限位置方向移动第二差值的位移量。

为了检测传感器是否安装正确，还包括获取模块11，其用于获取浮磁位于传感器测量杆的第一测试位置；安全距离测量模块12，其用于驱动执行器以安全速度向某一方向运动一段安全距离，并记录执行器停止运动所在传感器测量杆的第二测试位置，所述安全距离的数值远小于执行器的极限行程；计算模块13，其用于计算获得第一测试位置与第二测试位置的坐标差值；提醒模块14，其用于根据坐标差值判断坐标差值与预先内置的安装方向要求是否相符，并提示安装者。

对于系统实时例而言，其实施方法与方法实施例相同，再此不再赘述。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种直线位移传感器安装评估方法，其特征在于，以第一极限位置至第二极限位置为位移的递增方向，包括以下步骤：

控制器驱动执行器向第一极限位置移动，读取执行器到达第一极限位置时通过传感器获取的第一极限位置值；

根据执行器固有的极限行程计算获得执行器在第二极限位置的第二极限位置计算值；

计算第一极限位置值与传感器精确测量区域的起始位置值的第一差值，计算第二极限位置值与传感器精确区域的结束位置值的第二差值；

当第一差值大于零和第二差值小于零时，控制器驱动执行器运动至第二极限位置，通过传感器获取执行器在第二极限位置的第二极限位置实际值；

判断第二极限位置计算值与第二极限位置实际值是否相同，若是，则安装评估结束；若否，提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。

2.根据权利要求1所述的直线位移传感器安装评估方法，其特征在于，计算获得第一差值后，包括以下步骤：

当第一差值小于零，控制器通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第二极限位置方向移动第一差值的位移量。

3.根据权利要求2所述的直线位移传感器安装评估方法，其特征在于，当第一差值大于或等于零时，包括以下步骤：

当第二差值大于零，控制器通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第一极限位置方向移动第二差值的位移量。

4.根据权利要求1所述的直线位移传感器安装评估方法，其特征在于，在所述控制器驱动执行器向第一极限位置移动前，包括以下步骤：

获取浮磁位于传感器测量杆的第一测试位置；

驱动执行器以安全速度向某一方向运动一段安全距离，并记录执行器停止运动所在传感器测量杆的第二测试位置，所述安全距离的数值远小于执行器的极限行程；

计算获得第一测试位置与第二测试位置的坐标差值；

根据坐标差值判断坐标差值与预先内置的安装方向要求是否相符，并提示安装者。

5.一种直线位移传感器安装评估系统，其特征在于，以第一极限位置至第二极限位置为位移的递增方向，包括：

第一极限位置处理模块，其用于驱动执行器向第一极限位置移动，读取执行器到达第一极限位置时通过传感器获取的第一极限位置值；

第二极限位置计算模块，其用于根据执行器固有的极限行程计算获得执行器在第二极限位置的第二极限位置计算值；

差值计算模块，其用于计算第一极限位置值与传感器精确测量区域的起始位置值的第一差值，计算第二极限位置值与传感器精确区域的结束位置值的第二差值；

第二极限位置处理模块，其用于当第一差值大于零和第二差值小于零时，控制器驱动执行器运动至第二极限位置，通过传感器获取执行器在第二极限位置的第二极限位置实际值；

判断提醒模块，其用于判断第二极限位置计算值与第二极限位置实际值是否相同，若是，则安装评估结束；若否，提示安装者注意传感器量程与原设计是否相符。

6.根据权利要求5所述的直线位移传感器安装评估系统，其特征在于，还包括第一提醒模块，其用于在第一差值小于零时，通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第二极限位置方向移动第一差值的位移量。

7.根据权利要求6所述的直线位移传感器安装评估系统，其特征在于，还包括第二提醒模块，其用于当第一差值大于或等于零且第二差值大于零时，通过人机交互界面提示安装者将浮磁向执行器第一极限位置方向移动第二差值的位移量。

8.根据权利要求5所述的直线位移传感器安装评估系统，其特征在于，还包括：

获取模块，其用于获取浮磁位于传感器测量杆的第一测试位置；

安全距离测量模块，其用于驱动执行器以安全速度向某一方向运动一段安全距离，并记录执行器停止运动所在传感器测量杆的第二测试位置，所述安全距离的数值远小于执行器的极限行程；

计算模块，其用于计算获得第一测试位置与第二测试位置的坐标差值；

提醒模块，其用于根据坐标差值判断坐标差值与预先内置的安装方向要求是否相符，并提示安装者。