CN108663080A - 一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，所述方法包括：判断接收数据的字节数是否正确；对接收数据进行数据校验；计算编码器位置值增量并与增量阈值进行比较判断是否存在异常；本次接收数据正确且位置值正常情况下，正常更新系统电角度、电机反馈转速、系统位置反馈值，并记录编码器位置值与增量；根据状态位判断编码器是否存在内部报警；数据出错情况下，根据记录的位置值增量更新系统电角度、电机反馈转速，保证电机运行的平稳，以及系统位置反馈值不会出现错误；数据出错连续出现并且次数超过阈值后，向系统进行报警。采用本发明的技术方案，能够保证一定数据出错条件下，伺服电机的平稳运行和系统位置值的正确。

Description

一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法

技术领域

本发明涉及伺服驱动控制技术领域，具体是一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法。

背景技术

绝对值编码器由于高分辨率和对位置的记忆功能，使其在工业控制尤其是伺服驱动技术领域得到了越来越广泛的应用。通常绝对值编码器数据传输采用数字串行信号，由于该数字串行信号传输速率高(例如其波特率为2.5Mbps)，同时伺服电机运行本身存在强电磁干扰以及外部干扰较大，或者编码器信号线由于振动、氧化等原因存在断线，都将可能导致绝对值编码器数据出现错误。而伺服驱动器需要实时读取电机的绝对位置，并对伺服电机进行实时控制，所以对绝对值编码器数据传输的可靠性要求非常高。因此，必须针对绝对值编码器数据进行错误检测并进行出错处理，保证伺服电机的平稳安全运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，包括以下步骤：

S1、根据需要读取的编码器数据类型，发送对应的数据请求ID码；

S2、检测数据接收缓存中接收到的数据字节数，与所发请求ID码对应的应答数据字节数比较，如果一致判断为数据接收正常，进入步骤S3，如果不一致判断为数据接收异常，进入步骤S8；

S3：对接收到的数据进行数据校验，如果校验正确，进入步骤S4，如果校验错误，进入步骤S8；

S4、读取本次编码器位置值P_N，计算编码器位置值增量ΔP，如果超过增量异常阈值ΔP_lim，则进入步骤S8；

S5、检查数据错误计数器T_E，若为零则上一个通讯周期数据正常，进入步骤S6，若非零则上一个通讯周期数据错误，T_E清零，进入步骤S6；

S6、根据绝对值编码器单圈位置值计算并更新系统电角度，根据位置值增量ΔP计算并更新电机转速反馈值，更新系统反馈位置值P_fed，更新当前编码器位置值P_N-1＝P_N，记录当前位置增量ΔP；

S7、根据状态位判断编码器状态以及内部报警等，进入步骤S10；

S8、数据错误计数器T_E计数值加1，并与连续数据错误报警次数阈值进行比较，若超过阈值则报警连续数据错误；

S9、根据位置增量ΔP，采用增量的方式计算并更新系统电角度，根据ΔP计算并更新电机转速反馈值，不更新系统反馈位置值P_fed；

S10、进入步骤S1，开始下一个编码器通讯周期处理。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S4中编码器位置值增量ΔP的计算公式为：

ΔP＝P_N-P_N-1

其中P_N为本次编码器位置值，P_N-1为上一次数据正确时的编码器位置值。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤S4中增量异常阈值ΔP_lim的计算公式为：

其中S_max为系统电机最高转速，K_coder为编码器一圈脉冲数，T_pwm为编码器数据读取周期，T_E为数据错误计数器值。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤S6与步骤S9中，只在数据正确情况下，更新系统反馈位置值P_fed；数据出错情况下不进行更新。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤S8中，数据出错情况下，数据错误计数器T_E计数值加1，仅当计数值大于连续数据错误报警次数阈值时才进行报警，否则按照出错处理方法进行处理而不报警。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤S9中，数据出错情况下，用于计算与更新系统电角度、电机转速的位置增量ΔP不是实际位置增量，而是上一次数据正确时的记录值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种绝对值编码器数据错误检测及处理方法，能够保证一定数据出错条件下，编码器数据正确处理，伺服电机的平稳运行和系统位置值的正确，并在连续出错条件下及时进行报警保护，保证伺服电机的安全可靠运行。

附图说明

图1为伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法的流程图。

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。

请参阅图1，本发明实施例中，一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，包括以下步骤：

S1、根据需要读取的编码器数据类型，发送对应的数据请求ID码。

S2、检测数据接收缓存中接收到的数据字节数，与所发请求ID码对应的应答数据字节数比较，如果一致判断为数据接收正常，进入步骤S3，如果不一致判断为数据接收异常，进入步骤S8。

S3、对接收到的数据进行数据校验，如果校验正确，进入步骤S4，如果校验错误，进入步骤S8。

S4、读取本次编码器位置值P_N，计算编码器位置值增量ΔP，如果超过增量异常阈值ΔP_lim，则进入步骤S8。

其中ΔP的计算公式为：

ΔP＝P_N-P_N-1

P_N为本次编码器位置值，P_N-1为上一次数据正确时的编码器位置值，保证了位置值增量ΔP的准确性。

增量异常阈值ΔP_lim的计算公式为：

其中S_max＝6000rpm为系统电机最高转速，K_coder＝131072为编码器一圈脉冲数，T_pwm＝100us为编码器数据读取周期，T_E为数据错误计数器值，举例按照T_E＝0计算。

S5、检查数据错误计数器T_E，若为零则上一个通讯周期数据正常，进入步骤S6；若非零则上一通讯周期数据错误，T_E清零，进入步骤S6。

S6、根据绝对值编码器单圈位置值计算并更新系统电角度，根据位置值增量ΔP计算并更新电机转速反馈值，更新系统反馈位置值P_fed，更新当前编码器位置值P_N-1＝P_N，记录当前位置增量ΔP。

S7、根据状态位判断编码器状态以及内部报警等，进入步骤S10。

S8、数据错误计数器T_E计数值加1，并与连续数据错误报警次数阈值进行比较，若超过阈值则报警连续数据错误，未超过阈值进入步骤S9，本实施例连续数据错误报警次数阈值取为10次。

S9、根据位置增量ΔP，采用增量的方式计算并更新系统电角度，根据ΔP计算并更新电机转速反馈值，不更新系统反馈位置值P_fed，本实施例中，最大连续数据出错的时间为10×100us＝1ms，该时间内电机转速、位置较小，满足进行近似处理的条件。

S10、进入步骤S1，开始下一个编码器通讯周期处理。

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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据需要读取的编码器数据类型，发送对应的数据请求ID码；

S2、检测数据接收缓存中接收到的数据字节数，与所发请求ID码对应的应答数据字节数比较，如果一致判断为数据接收正常，进入步骤S3，如果不一致判断为数据接收异常，进入步骤S8；

S3、对接收到的数据进行数据校验，如果校验正确，进入步骤S4，如果校验错误，进入步骤S8；

S4、读取本次编码器位置值P_N，计算编码器位置值增量ΔP，如果超过增量异常阈值ΔP_lim，则进入步骤S8；

S5、检查数据错误计数器T_E，若为零则上一个通讯周期数据正常，进入步骤S6，若非零则上一个通讯周期数据错误，T_E清零，进入步骤S6；

S6、根据绝对值编码器单圈位置值计算并更新系统电角度，根据位置值增量ΔP计算并更新电机转速反馈值，更新系统反馈位置值P_fed，更新当前编码器位置值P_N-1＝P_N，记录当前位置增量ΔP；

S7、根据状态位判断编码器状态以及内部报警，进入步骤S10；

S8、数据错误计数器T_E计数值加1，并与连续数据错误报警次数阈值进行比较，若超过阈值则报警连续数据错误；

S9、根据位置增量ΔP，采用增量的方式计算并更新系统电角度，根据ΔP计算并更新电机转速反馈值，不更新系统反馈位置值P_fed；

S10、进入步骤S1，开始下一个编码器通讯周期处理。

2.根据权利要求1所述的一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S4中编码器位置值增量ΔP的计算公式为：

ΔP＝P_N-P_N-1

其中P_N为本次编码器位置值，P_N-1为上一次数据正确时的编码器位置值。

3.根据权利要求1所述的一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S4中增量异常阈值ΔP_lim的计算公式为：

其中S_max为系统电机最高转速，K_coder为编码器一圈脉冲数，T_pwm为编码器数据读取周期，T_E为数据错误计数器值。

4.根据权利要求1所述的一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S6与步骤S9中，只在数据正确情况下，更新系统反馈位置值P_fed；数据出错情况下不进行更新。

5.根据权利要求1所述的一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S8中，数据出错情况下，数据错误计数器T_E计数值加1，仅当计数值大于连续数据错误报警次数阈值时才进行报警，否则按照出错处理方法进行处理而不报警。

6.根据权利要求1所述的一种伺服驱动系统中绝对值编码器故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S9中，数据出错情况下，用于计算与更新系统电角度、电机转速的位置增量ΔP不是实际位置增量，而是上一次数据正确时的记录值。