CN109540191B - 一种装卸料机编码器交叉比较装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电站检修技术领域，具体涉及一种装卸料机编码器交叉比较装置。该装置包括n个编码器、联轴器、底座、DEVICENET总线、DEVICENET模块、CPU模块、电源模块、工控机、光纤。可以在离线状况下，从多个编码器当中通过交叉比较判断出故障编码器，大量节省企业的成本，增加完好编码器的回收利用，节约大量的检修时间，减少核电检修人员的受辐射时间；也可以实现对单个编码器进行故障判断，可以实现对完好编码器的回收；测试装置供电灵活，且整个系统现场搭设简便。整个装置可以帮助核电新员工以及协作单位工作组成员掌握CPU模块IP地址设置、组态软件在线和下载、基于DEVICENET通信协议的编码器维护等基本技能。

Description

一种装卸料机编码器交叉比较装置
技术领域
本发明属于核电站检修技术领域，具体涉及一种装卸料机编码器交叉比较装置。
背景技术
装卸料机是核电机组在换料(核燃料组件)大修中的关键设备，编码器是装卸料机判断核燃料组件安装位置的传感器，编码器的光栅是否连续、通信是否正常，影响着核燃料能否准确的安装到反应堆压力容器正确的位置。在此编码器交叉比较装置出现以前，在核电机组换料大修时，如果出现装卸料机编码器比较值故障，只能通过同时更换两块互为冗余的编码器来消缺，无法准确判断是哪一个故障编码器。其缺点是：1、编码器价格较高，编码器出现比较值故障，必须同时更换两台冗余编码器，给公司带来较大的检修成本。2、核电机组换料大修时间非常宝贵，更换编码器占用较多的大修时间，同时增加了检修人员的受辐射照射的时间。
目前同行电厂、装卸料机以及编码器设备厂家均无有效的编码器质量评估装置，亟需开展相关研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种装卸料机编码器交叉比较装置，能够在离线情况下，有效判断出装卸料机故障编码器，可以从多个编码器当中通过交叉比较判断出故障编码器，也可以实现对单个编码器进行故障判断。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种装卸料机编码器交叉比较装置，应用于核电机组换料大修，包括n个编码器、联轴器、底座、DEVICENET总线、DEVICENET模块、CPU模块、电源模块、工控机、光纤；
其中，底座用来支撑整个装卸料机编码器交叉比较装置；
n个编码器编号为1、2、3……n，并安装在同一个联轴器上；
每个编码器的内部光栅板共有m个光栅；编码器的内部光栅板随联轴器旋转一周，如果是正常的编码器光栅，那么会记录到m个光栅条纹，输出数值m；如果是有损坏的编码器光栅，那么编码器内部记录到≤m个光栅条纹；
用DEVICENET总线连接编码器的输出接口和DEVICENET模块；
每个编码器的地址都通过一个拨码开关进行设置，编码器的输出数据为编码器内部记录到的光栅条纹数；通过转动联轴器≥1周，n个编码器分别得到输出数据，根据不同的地址依次将n个编码器的输出数据通过DEVICENET总线依次传输到DEVICENET模块中；
DEVICENET模块通过通讯协议与CPU模块进行通讯，CPU模块对n个编码器的输出数据进行处理和运算之后，经过光纤与工控机进行连接；在工控机上读取编码器的输出数据；
在工控机上读取编码器1、2、3……n的输出值I1、I2、I3……In和彼此的差值△12＝|I1-I2|、△13＝|I1-I3|、△23＝|I2-I3|……△(n-1)n＝|I(n-1)-In|；
电源模块为CPU模块和DEVICENET模块进行供电。
进一步的，如上所述的一种装卸料机编码器交叉比较装置，DEVICENET模块共五个端口V+端口、V-端口、CAN_H端口、CAN_L端口、SHILED端口；V+端口、V-端口、CAN_H端口、CAN_L端口的一端与DEVICENET总线连接，另一端分别与编码器的UB、GND、CAN_H、CAN_L接口连接。
进一步的，如上所述的一种装卸料机编码器交叉比较装置，DEVICENET模块通过TCP/IP网络通讯协议与CPU模块进行通讯。
进一步的，如上所述的一种装卸料机编码器交叉比较装置，对工控机上显示的差值进行评估，当一个编码器和正常编码器差值大于2时，认定该编码器的光栅损坏，从而锁定故障编码器。
本发明技术方案的有益效果在于：
作为行业内首款编码器质量评估装置，该项发明填补了装卸料机编码器交叉比较装置的行业空白。可以在离线状况下，从多个编码器当中通过交叉比较判断出故障编码器，大量节省企业的成本，增加完好编码器的回收利用，节约大量的检修时间，减少核电检修人员的受辐射时间；也可以实现对单个编码器进行故障判断，可以实现对完好编码器的回收；测试装置供电灵活，且整个系统现场搭设简便。整个装置可以帮助核电新员工以及协作单位工作组成员掌握CPU模块IP地址设置、组态软件在线和下载、基于DEVICENET通信协议的编码器维护等基本技能。
附图说明
图1为本发明中的编码器内部光栅示意图；
图2为从多个编码器中通过交叉比较判断出故障编码器情况下本发明编码器交叉比较装置的整体架构图。
图中：1编码器、2联轴器、3DEVICENET模块、4CPU模块、5电源模块、6工控机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
本发明一种装卸料机编码器交叉比较装置，应用于核电机组换料大修，包括n个编码器、联轴器、底座、DEVICENET总线、DEVICENET模块、CPU模块、电源模块、工控机、光纤；
其中，底座用来支撑整个装卸料机编码器交叉比较装置；
n个编码器编号为1、2、3……n，并安装在同一个联轴器上；
每个编码器的内部光栅板共有m个光栅；编码器的内部光栅板随联轴器旋转一周，如果是正常的编码器光栅，那么会记录到m个光栅条纹，输出数值m；如果是有损坏的编码器光栅，那么编码器内部记录到≤m个光栅条纹；
用DEVICENET总线连接编码器的输出接口和DEVICENET模块；
每个编码器的地址都通过一个拨码开关进行设置，编码器的输出数据为编码器内部记录到的光栅条纹数；通过转动联轴器≥1周，n个编码器分别得到输出数据，根据不同的地址依次将n个编码器的输出数据通过DEVICENET总线依次传输到DEVICENET模块中；
DEVICENET模块通过TCP/IP网络通讯协议与CPU模块进行通讯，DEVICENET模块共五个端口V+端口、V-端口、CAN_H端口、CAN_L端口、SHILED端口；V+端口、V-端口、CAN_H端口、CAN_L端口的一端与DEVICENET总线连接，另一端分别与编码器的UB、GND、CAN_H、CAN_L接口连接。
CPU模块对n个编码器的输出数据进行处理和运算之后，经过光纤与工控机进行连接；在工控机上读取编码器的输出数据；
在工控机上读取编码器1、2、3……n的输出值I1、I2、I3……In和彼此的差值△12＝|I1-I2|、△13＝|I1-I3|、△23＝|I2-I3|……△(n-1)n＝|I(n-1)-In|；使用时，对工控机上显示的差值进行评估，当一个编码器和正常编码器差值大于2时，认定该编码器的光栅损坏，从而锁定故障编码器。
电源模块为CPU模块和DEVICENET模块进行供电。
本发明应用的具体场景如下：
(1)从多个编码器中通过交叉比较判断出故障编码器
该编码器交叉装置的整体架构图如图2所示，根据编码器内部光栅的原理结构，如果是正常的编码器光栅，那么会记录到m个光栅条纹，输出数值m；如果是有损坏的编码器光栅，那么编码器内部记录到≤m个光栅条纹，那么，如果一个编码器和正常编码器差值大于2的，可以认定该编码器的光栅可能损坏，对工控机上显示的这些差值进行评估，从而锁定故障编码器。
以n＝3为例，对三个编码器进行交叉比较，如下表1所示，为故障编码器判断示意图，从3个编码器中通过交叉比较判断出故障编码器(NA代表无故障)。
表1故障编码器判断示意表
△<sub>12</sub> △<sub>13</sub> △<sub>23</sub> 故障编码器编号
0 0 0 NA
0 ≥2 ≥2 3
≥2 0 ≥2 2
≥2 ≥2 0 1
(2)对单个编码器进行故障判断
该编码器交叉装置的整体架构采用从多个编码器判断出故障编码器一样的装置，不一样的地方在于进行交叉比较的三个编码器，其中一个需要进行故障判断的编码器，其余两个为正常运转的非故障编码器,3个编码器分别得到采集的数据，通过DEVICENET总线依次送到DEVICENET模块。然后通过通信协议传输给CPU模块，在工控机上我们可以读到1、2、3三个编码器的输出值I1、I2、I3和3个差值△12＝|I1-I2|、△13＝|I1-I3|、△23＝|I2-I3|，对这3个差值进行评估，从而可以确认待判断的编码器是否故障。
如下表所示，对单个编码器进行故障判断(NA代表无故障，Y代表有故障)表2故障编码器判断示意表
△<sub>12</sub> △<sub>13</sub> △<sub>23</sub> 故障编码器编号
0 0 0 NA
≥2 ≥2 0 Y

Claims (1)

1.一种装卸料机编码器交叉比较装置，应用于核电机组换料大修，其特征在于：
包括n个编码器、联轴器、底座、DEVICENET总线、DEVICENET模块、CPU模块、电源模块、工控机、光纤；
其中，底座用来支撑整个装卸料机编码器交叉比较装置；
n个编码器编号为1、2、3……n，并安装在同一个联轴器上；
每个编码器的内部光栅板共有m个光栅；编码器的内部光栅板随联轴器旋转一周，如果是正常的编码器光栅，那么会记录到m个光栅条纹，输出数值m；如果是有损坏的编码器光栅，那么编码器内部记录到≤m个光栅条纹；
用DEVICENET总线连接编码器的输出接口和DEVICENET模块；
每个编码器的地址都通过一个拨码开关进行设置，编码器的输出数据为编码器内部记录到的光栅条纹数；通过转动联轴器≥1周，n个编码器分别得到输出数据，根据不同的地址依次将n个编码器的输出数据通过DEVICENET总线依次传输到DEVICENET模块中；
DEVICENET模块通过通讯协议与CPU模块进行通讯，CPU模块对n个编码器的输出数据进行处理和运算之后，经过光纤与工控机进行连接；在工控机上读取编码器的输出数据；
在工控机上读取编码器1、2、3……n的输出值I1、I2、I3……In和彼此的差值△12＝|I1-I2|、△13＝|I1-I3|、△23＝|I2-I3|……△(n-1)n＝|I(n-1)-In|；
电源模块为CPU模块和DEVICENET模块进行供电；
DEVICENET模块共五个端口V+端口、V-端口、CAN_H端口、CAN_L端口、SHILED端口；V+端口、V-端口、CAN_H端口、CAN_L端口的一端与DEVICENET总线连接，另一端分别与编码器的UB、GND、CAN_H、CAN_L接口连接；
DEVICENET模块通过TCP/IP网络通讯协议与CPU模块进行通讯；
对工控机上显示的差值进行评估，当一个编码器和正常编码器差值大于2时，认定该编码器的光栅损坏，从而锁定故障编码器。
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