CN113567857A - 一种电机编码器故障检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机编码器故障检测方法和装置，包括：在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度；根据第一反馈速度和第二反馈速度，分别确定第一电机的第一转矩和第二电机的第二转矩；根据第一电机的目标速度、第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组；在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据故障判断结果组，确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障。本申请可以直接确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障，在变频器检测出编码器故障前确定电机编码器是否存在故障，避免生产过程中停炉，提高了转炉运转的效率。

Description

一种电机编码器故障检测方法和装置

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种电机编码器故障检测方法和装置。

背景技术

转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量，而在转炉中完成炼钢的过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大，单炉产量高、成本低、投资少，为使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。

在转炉炼钢的过程中需要摇炉操作，摇炉由多台电机同时驱动(通常情况下是四台)，每台电机由各自的变频器驱动，并且每台电机还配有速度编码器(记为电机编码器)，以检测各个电机的速度。在摇炉过程中，四台电机的转矩需要一致，避免单台电机转矩过大，造成损坏。在相关技术中，可以通过变频器自检实现故障检测，但是通过变频器自检并不能直接确定是否是电机编码器存在故障，而是在变频器自检确定故障后，会停止转炉摇炉操作，造成生产中断，因此，亟需一种可以提前检测是否是电机编码器出现故障的技术。

发明内容

本申请实施例通过提供一种电机编码器故障检测方法和装置，解决了现有技术中只能在变频器报故障使转炉停止摇炉操作后，造成生产中断的技术问题，实现了提前自动检测电机编码器是否存在故障的技术效果，进而可以自动切换掉故障的编码器，保证生产连续。

第一方面，本申请提供了一种电机编码器故障检测方法，方法包括：

在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度，第一反馈速度是由主电机编码器检测第一电机的转速得到的，第二反馈速度是由从电机编码器检测第二电机的转速得到的；

根据第一反馈速度和第二反馈速度，分别确定第一电机的第一转矩和第二电机的第二转矩；

根据第一电机的目标速度、第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组；

在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据故障判断结果组，确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障。

进一步地，根据第一电机的目标速度、第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组，具体包括：

分别判断第一反馈速度和第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件、第一反馈速度和第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件、和第一转矩和第二转矩是否满足主从电机转矩差条件，获得故障判断结果组。

进一步地，判断第一反馈速度和第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件，具体包括：

判断第一反馈速度和目标速度之间的差异值是否超过第一电机预设速度差异值；

判断第一反馈速度和第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件，具体包括：

判断第一反馈速度和第二反馈速度之间的差异值是否超过主从电机速度差异值；

判断第一转矩和第二转矩是否满足主从电机转矩差条件，具体包括：

判断第一转矩和第二转矩之间的差异值是否低于主从电机转矩差异值。

进一步地，根据故障判断结果组确定主电机编码器是否存在故障，具体包括：

在故障判断结果组表征第一反馈速度和第一电机的目标速度满足第一电机预设速度差条件、第一反馈速度和第二反馈速度满足主从电机速度差条件、且第一转矩和第二转矩满足主从电机转矩差条件时，确定主电机编码器存在故障。

进一步地，当驱动第一电机转动的第一变频器为主变频器，且确定主电机编码器存在故障之后，方法还包括：

将驱动第二电机转动的第二变频器设置为主变频器，将驱动第一电机转动的第一变频器设置为从变频器，且第一变频器跟随第二变频器以转矩驱动第一电机转动。

进一步地，方法还包括：

将第二反馈速度作为第一电机的反馈速度上报至第一变频器，使得第一变频器正常运行。

进一步地，根据故障判断结果组确定从电机编码器是否存在故障，具体包括：

若第一转矩和第二转矩满足主从电机转矩差条件，确定从电机编码器存在故障。

进一步地，当第二电机的数量为M个，且M个第二电机分别由M个从电机编码器进行速度检测，以获得M个第二反馈速度时，方法还包括：

在确定主电机编码器不存在故障之后，从M个第二反馈速度中确定目标反馈速度，M为不小于2的整数；

针对M-1个非目标反馈速度中的各个非目标反馈速度，判断非目标反馈速度和目标反馈速度是否满足从电机速度差条件；

若各个非目标反馈速度和目标反馈速度均满足从电机速度差条件，则确定目标反馈速度对应的目标从电机编码器存在故障。

进一步地，目标反馈速度、目标第二变频器和目标第二电机对应，在确定目标反馈速度对应的目标从电机编码器存在故障之后，方法还包括：

将M-1个非目标反馈速度中任意一个正确的非目标反馈速度作为目标第二电机的反馈速度上报至目标第二变频器，使得目标第二变频器正常运行。

第二方面，本申请提供了一种电机编码器存在故障检测装置，装置包括：

速度检测模块，用于在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度，第一反馈速度是由主电机编码器检测第一电机的转速得到的，第二反馈速度是由从电机编码器检测第二电机的转速得到的；

转矩确定模块，用于根据第一反馈速度和第二反馈速度，分别确定第一电机的第一转矩和第二电机的第二转矩；

判断模块，用于根据第一电机的目标速度、第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组；

故障确定模块，用于在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据故障判断结果组，确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获取主电机编码器检测的第一反馈速度和从电机编码器检测的第二反馈速度，并根据第一反馈速度和第二反馈速度获得第一转矩和第二转矩，确定第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，进而可以直接确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障，在变频器检测出编码器故障前确定电机编码器是否存在故障，避免生产过程中停炉，提高了转炉运转的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种电机编码器故障检测方法的流程示意图；

图2为本申请提供的一种电机编码器故障检测方法的流程示意图，该流程对应于主电机编码器存在故障的情况；

图3为本申请提供的一种电机编码器故障检测方法的流程示意图，该流程对应于从电机编码器存在故障的情况；

图4为本申请提供的一种电机编码器故障检测装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种电机编码器故障检测方法，解决了现有技术中只能在变频器报故障使转炉停止摇炉操作后，造成生产中断的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种电机编码器故障检测方法，方法包括：在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度，第一反馈速度是由主电机编码器检测第一电机的转速得到的，第二反馈速度是由从电机编码器检测第二电机的转速得到的；根据第一反馈速度和第二反馈速度，分别确定第一电机的第一转矩和第二电机的第二转矩；根据第一电机的目标速度、第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组；在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据故障判断结果组，确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障。

本实施例在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获取主电机编码器检测的第一反馈速度和从电机编码器检测的第二反馈速度，并根据第一反馈速度和第二反馈速度获得第一转矩和第二转矩，确定第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，进而可以直接确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障，在变频器检测出编码器故障前确定电机编码器是否存在故障，避免生产过程中停炉，提高了转炉运转的效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

通常情况下，转炉摇炉操作是由四台完全一样的电机同时驱动转炉实现的，每台电机都配置有一台速度编码器(记为电机编码器)，以检测各自电机的速度(即转速)，每台电机由相同的变频器控制(例如AFE变频器，Active Front End，主动前端变频器)。四台变频器采用转矩主从控制方式，四台变频器之间通过simolink光纤形成环网通讯。四台变频器中的一台变频器为主变频器(将主变频器控制的电机称为主电机)，其它三台为从变频器(将从变频器控制的电机称为从电机)，控制方式都是矢量控制。控制器(例如PLC控制器，Programmable Logic Controller)向主变频器发送的目标速度，控制主电机运行，形成转矩，主变频器通过simolink光纤通讯把转矩发送给其它三台从变频器，其它三台从变频器接收到主变频器的转矩，作为变频器自己的给定转矩，速度跟随给定转矩进行变化，进而保证四台电机的转矩几乎一致，避免单台电机转矩过大，造成损坏。

在上述控制过程中，每台电机编码器检测对应电机的速度，当编码器存在故障时，或者编码器断线时，转炉都不能进行摇炉操作，此时，相关技术采用的处理方式是人为甩掉一台故障编码器对应的电机，利用三台电机驱动转炉运转。但是，由于是矢量控制，电机编码器的速度反馈仍在simolink光纤形成的环网中，那么电机编码器自身的反馈速度被对应的变频器判断为错误，则对应的变频器就会报堵转等故障。变频器报故障后，转炉停止摇炉操作，造成生产中断。因此，亟需一种可以提前检测是否是电机编码器存在故障的技术，保证生产连续。

本实施例为了解决上述技术问题，提供了如图1所示的一种电机编码器故障检测方法，方法包括：

步骤S11，在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度，第一反馈速度是由主电机编码器检测第一电机的转速得到的，第二反馈速度是由从电机编码器检测第二电机的转速得到的。

在驱动转炉摇炉的至少两个电机中，包括由主变频器驱动的第一电机和从变频器驱动的第二电机。通常情况下，主变频器的数量为一个，主变频器驱动的第一电机的数量也为一个；而从变频器的数量可以为多个，每个从变频器驱动一个第二电机，因此，第二电机的数量也可以为多个。主变频器和从变频器可以根据需求进行指定。

针对驱动转炉摇炉的每个电机都配置有一个速度编码器(即电机编码器)，用于检测各个电机的转速。在步骤S11中，将主变频器驱动的第一电机对应的电机编码器记为主电机编码器，将从变频器驱动的第二电机对应的电机编码器记为从电机编码器。

在电机共同驱动转炉摇炉的过程中，通过主电机编码器检测第一电机的转速得到第一反馈速度，通过从电机编码器检测第二电机的转速得到第二反馈速度。

步骤S12，根据第一反馈速度和第二反馈速度，分别确定第一电机的第一转矩和第二电机的第二转矩。

电机的功率、转矩和转速存下如下关系：转速与转矩成反比关系，功率与转速成正比，功率与转矩成正比。具体如公式所示：

其中，T是转矩，a是系数，P是指电机的输出功率，n是转速。

电机的系数是已知的，在步骤S11中得到第一反馈速度和第二反馈速度之后，功率和转矩是按比例变化的，便可以根据上述公式以及变频器检测的电流，确定第一电机的第一转矩和第二电机的第二转矩。

步骤S13，根据第一电机的目标速度、第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组。

步骤S13具体可以包括：分别判断第一反馈速度和第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件、第一反馈速度和第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件、第一转矩和第二转矩是否满足主从电机转矩差条件，获得故障判断结果组。

在步骤S13中，包括三个判断条件，现逐一对各个判断条件进行如下说明：

【条件1】判断第一反馈速度和第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件。即判断第一反馈速度和目标速度之间的差异值是否超过第一电机预设速度差异值。

第一反馈速度是指主变频器控制的第一电机的反馈转速。第一电机的目标速度是指控制器(例如PLC控制器)向主变频器输送的、用于确定电机转动的目标转速。PLC控制器与主变频器通讯，向主变频器发送电机启动命令以及电机的目标速度。

第一电机预设速度差条件包括：第一反馈速度和目标速度之间的差异值超过第一电机预设速度差异值。其中的差异值具体可以是两者之间的差值(当差异值为两者之间的差值时，第一电机预设速度差异值即为一个差值)，也可以是两者之间的差值比例(当差异值为两者之间的差值比例时，第一电机预设速度差异值即为一个差值比例)，当然也可以是其他与两者之差相关的一些参数，此处不做限定。

当第一反馈速度和目标速度之间的差异值是差值比例时，可以将两者之差的绝对值与目标速度的比值作为差值比例，那么第一电机预设速度差异值即为一个具体的差值比例，例如5％。此外，PLC控制器在控制主变频器时采用的是速度给定的方式，因此，在实际应用时，第一电机预设速度差异值可以设定得较小，例如5％。例如，现包括一个主电机编码器-1#编码器，1#编码器的第一反馈速度为n1，给定的目标速度为b，对n1和b求差值比例，进而与第一电机预设速度差异值进行比较，确定第一反馈速度和第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件。

将第一电机的第一反馈速度和目标速度进行对比，便可以知晓第一电机在主变频器的控制下，其转速与目标速度之间是否相差过大。而造成相差过大的原因可以有多种情况，具体包括：现场电机的负载出现卡顿；转炉在摇炉过程中处在不同角度时，负载量不一样；主电机编码器存在故障；除此之外，还可能是电机断轴或者制动器抱闸，但是电机断轴的可能性很低，可以将其排除，而制动器抱闸只能通过其他手段检测(例如制动器抱闸可以通过限位信号进行判断)，因此可以将电机断轴或者制动器抱闸这两种故障排除，或者说在排除并非是这两种故障的情况下使用三个判断条件进行电机编码器的故障判定。因此，只依赖于【条件1】是无法确定主电机编码器是否有问题(由于【条件1】只涉及了主变频器控制第一电机的相关参数，因此只能用于确定主电机编码器是否有问题，而无法用于确定从电机编码器是否有问题)。

也就是说，当第一反馈速度和第一电机的目标速度满足第一电机预设速度差条件，只能说主电机编码器可能出现故障，而无法确定主电机编码器出现故障，因此，为了进一步确定是否是主电机编码器存在故障，还需要进一步执行后续的两个判断条件，即【条件2】和【条件3】。

【条件2】判断第一反馈速度和第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件。即判断第一反馈速度和第二反馈速度之间的差异值是否超过主从电机速度差异值。

主从电机速度差条件包括：第一反馈速度和第二反馈速度之间的差异值超过主从电机速度差异值。其中的差异值具体可以是两者之间的差值(当差异值为两者之间的差值时，主从电机速度差异值即为一个差值)，也可以是两者之间的差值比例(当差异值为两者之间的差值比例时，主从电机速度差异值即为一个差值比例)，当然也可以是其他与两者之差相关的一些参数，此处不做限定。

当第一反馈速度和第二反馈速度之间的差异值是差值比例时，可以将两者之差的绝对值与第二反馈速度的比值作为差值比例，那么主从电机速度差异值即为一个具体的差值比例，例如10％。从变频器并不接受PLC的速度给定，只依赖于主变频器给定的转矩进行控制，从变频器的速度跟随处于辅助状态，因此，主从电机速度差异值相对于第一电机预设速度差异值而言，可以设定得较大，例如10％。例如，现包括一个主电机编码器-1#编码器，以及一个从电机编码器-2#编码器，1#编码器的第一反馈速度为n1，2#编码器的第二反馈速度为n2，根据n1和n2确定差值比例，进而与主从电机速度差异值进行比较，确定第一反馈速度和第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件。

将第一电机的第一反馈速度和第二电机的第二反馈速度进行对比，便可以知晓从变频器在跟随主变频器时控制的第二电机的转速与主变频器驱动的第一电机的转速是否相差过大。若相差过大，则说明主电机编码器或者从电机编码器可能出现故障，但无法确定是主电机编码器存在故障还是从电机编码器存在故障。为了进一步确定是否是主电机编码器存在故障，还需要进一步执行后续的判断条件。

当第二电机的数量为多个时，每个第二电机均配有从电机编码器，进而可以得到多个第二反馈速度，将第一反馈速度与多个第二反馈速度分别进行对比，如果超过两个第二反馈速度与第一反馈速度满足主从电机速度差条件，则可以确定主电机编码器是否出现故障，但无法确定从电机编码器是否出现故障。为了进一步确定是否是从电机编码器存在故障，还需要进一步执行后续的判断条件。

【条件3】判断第一转矩和第二转矩是否满足主从电机转矩差条件。即判断第一转矩和第二转矩之间的差异值是否低于主从电机转矩差异值。

主从电机转矩差条件包括：第一转矩和第二转矩之间的差异值低于主从电机转矩差异值。其中的差异值具体可以是两者之间的差值(当差异值为两者之间的差值时，主从电机转矩差异值即为一个差值)，也可以是两者之间的差值比例(当差异值为两者之间的差值比例时，主从电机转矩差异值即为一个差值比例)，当然也可以是其他与两者之差相关的一些参数，此处不做限定。

当第一转矩和第二转矩之间的差异值是差值比例时，可以将两者之差的绝对值与第二转矩的比值作为差值比例，那么主从电机转矩差异值即为一个具体的差值比例，例如5％。例如，现包括一个主电机编码器-1#编码器，以及一个从电机编码器-2#编码器，1#编码器的第一反馈速度为n1，并得到第一转矩为t1；2#编码器的第二反馈速度为n2，并得到第二转矩为t2。根据t1和t2确定差值比例，进而与主从电机转矩差异值进行比较，确定第一转矩和第二转矩是否满足主从电机转矩差条件。

当第一转矩与第二转矩之间的差异值低于主从电机转矩差异值，则说明从电机编码器是没有问题的，进而结合【条件1】和【条件2】便能确定主编码器有问题。

当第一转矩与第二转矩之间的差异值超过主从电机转矩差异值时，则说明从电机编码器是有问题的。

步骤S14，在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据故障判断结果组，确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障。

步骤S14的执行时刻需要处于驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，才能采取相应的措施以避免变频器自身报故障导致转炉停止摇炉的情况发生(具体的措施详见后续实施例中关于电机编码器故障之后的技术方案)。在步骤S13中，综合三个判断条件，可以得到三个判断结果，在步骤S14中，根据这三个判断结果可以得到故障判断结果组，进而可以根据各个判断结果确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障。

具体地，可以将上述的步骤S13和步骤S14总结为两个过程，包括主电机编码器存在故障判断过程和从电机编码器存在故障判断过程，现对这两个过程分别进行说明。

【主电机编码器存在故障判断过程】

根据故障判断结果组确定主电机编码器是否存在故障，具体包括：

在故障判断结果组表征第一反馈速度和第一电机的目标速度满足第一电机预设速度差条件、第一反馈速度和第二反馈速度满足主从电机速度差条件、且第一转矩和第二转矩满足主从电机转矩差条件时，确定主电机编码器存在故障。

其中，第一电机预设速度差条件包括：第一反馈速度和目标速度之间的差异值超过第一电机预设速度差异值。主从电机速度差条件包括：第一反馈速度和第二反馈速度之间的差异值超过主从电机速度差异值。主从电机转矩差条件包括：第一转矩和第二转矩之间的差异值低于主从电机转矩差异值。

也就是说，当第一反馈速度和目标速度之间的差异值超过第一电机预设速度差异值、第一反馈速度和第二反馈速度之间的差异值超过主从电机速度差异值、以及第一转矩和第二转矩之间的差异值低于主从电机转矩差异值均满足时，则可以确定主电机编码器是存在故障的。

【从电机编码器存在故障判断过程】

从电机编码器存在故障判断过程可以分为两种情况，情况一：当从电机编码器的数量为一个时的故障判断；情况二：从电机编码器的数量为M个时的故障判断。

{情况一}根据故障判断结果组确定从电机编码器是否存在故障，具体包括：

若第一转矩和第二转矩满足主从电机转矩差条件，确定从电机编码器存在故障。

也就是说，当第一转矩和第二转矩之间的差异值低于主从电机转矩差异值时，则可以确定从电机编码器是存在故障的。

{情况二}当第二电机的数量为M个，且M个第二电机分别由M个从电机编码器进行速度检测，以获得M个第二反馈速度时，由于从变频器接收的是主变频器的转矩，转速跟随要求低，因此，若第一转矩和第二转矩满足主从电机转矩差条件，还需做如下判断。

步骤S21，在确定主电机编码器不存在故障之后，从M个第二反馈速度中确定目标反馈速度，M为不小于2的整数；

步骤S22，针对M-1个非目标反馈速度中的各个非目标反馈速度，判断非目标反馈速度和目标反馈速度是否满足从电机速度差条件；其中，M-1个非目标反馈速度包括M个第二反馈速度中除目标反馈速度以外的M-1个第二反馈速度。

步骤S23，若各个非目标反馈速度和目标反馈速度均满足从电机速度差条件，则确定目标反馈速度对应的目标从电机编码器存在故障。

例如，当M为3时，将3个从电机编码器分别记为2#编码器、3#编码器和4#编码器，对应的第二反馈速度分别为n2、n3、n4。将2#编码器作为目标编码器，进而将n2分别与n3和n4做比较，得到两个差异值(可以是差值比例)，当两个差异值都超过从电机速度差异值时，则认为n2的转速是有问题的，则可以判定2#编码器存在故障。也可以将3#编码器作为目标编码器，进而将n3分别与n2和n4做比较，得到两个差异值(可以是差值比例)，当两个差异值都超过从电机速度差异值时，则认为n3的转速是有问题的，则可以判定3#编码器存在故障。

综上，本实施例在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获取主电机编码器检测的第一反馈速度和从电机编码器检测的第二反馈速度，并根据第一反馈速度和第二反馈速度获得第一转矩和第二转矩，确定第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足第一电机预设速度差条件、主从电机速度差条件和主从电机转矩差条件，进而可以直接确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障，在变频器检测出编码器故障前确定电机编码器是否存在故障，避免生产过程中停炉，提高了转炉运转的效率。

通过本实施例上述提供的技术，可以在不依赖于人工检测以及变频器自检的情况下，能够直接自动确定电机编码器是否存在故障。而在相关技术中，当电机编码器存在故障之后，会导致变频器报故障，进而导致转炉停止摇炉操作，导致转炉炼钢的效率降低，因此，亟需一种可以在变频器报故障之前，避免因电机编码器存在故障导致转炉停止摇炉操作的技术。

本实施例为了解决上述技术问题，进一步提供了进一步优化的技术方案，具体如下：

当主电机编码器出现故障之后，可以采取以下方式以避免转炉停止摇炉，如图2所示。

当驱动第一电机转动的第一变频器为主变频器，且确定主电机编码器存在故障之后，方法还包括：

步骤S31，将驱动第二电机转动的第二变频器设置为主变频器，将驱动第一电机转动的第一变频器设置为从变频器，且第一变频器跟随第二变频器以转矩驱动第一电机转动。

也就是说，当驱动第一电机转动的第一变频器为主变频器时，其对应的主电机编码器出现故障，则将第一变频器的主变频器的角色与第二变频器的从变频器的角色进行交换，将原来的从变频器变为现在的主变频器，以接收PLC控制器下发的速度和启动指令。同时将原来的主变频器变为现在的从变频器，以接收现在的主变频器的转矩控制。

例如，现包括一个主电机编码器-1#编码器，以及一个从电机编码器-2#编码器，在两者都正常运行时，1#编码器对应的第一变频器为主变频器，2#编码器对应的第二变频器为从变频器。当1#编码器存在故障，则将第一变频器和第二变频器的角色交换，将第一变频器作为从变频器，将第二变频器作为主变频器。

由于第二电机的数量可以为多个，因此，当第一电机的主电机编码器出现故障，需要执行步骤S31时，可以从多个第二电机中任意选择一个第二电机对应的第二变频器作为主变频器。

例如，现包括一个主电机编码器-1#编码器，以及3个从电机编码器-2#编码器、3#编码器、4#编码器，在四个电机编码器都正常运行时，1#编码器对应的第一变频器为主变频器，2#编码器、3#编码器、4#编码器对应的3个第二变频器都为从变频器。当1#编码器存在故障，则可以从2#编码器、3#编码器、4#编码器对应的3个第二变频器中任意挑选一个正常的变频器作为主变频器，将1#编码器对应的第一变频器作为从变频器。

在主电机编码器出现故障之后，将主从变频器的角色交换，可以避免由于主变频器的引导地位导致整个变频器控制系统瘫痪，以保证主变频器与PLC控制器的正常通讯，以达到正常控制其他从变频器的目的。

步骤S32，将第二反馈速度作为第一电机的反馈速度上报至第一变频器，使得第一变频器正常运行。

在相关技术中，当电机编码器出现故障时，仍然会将反馈速度发送至变频器，变频器会发现反馈的速度有问题，则会报故障，转炉则会停止摇炉操作。在本实施例中，在确定主电机编码器出现故障时，则舍弃主电机编码器反馈的第一反馈速度。第二变频器此时已经是主变频器，第二变频器将其对应的第二电机的转速(即从电机编码器检测的第二反馈速度)通过多个变频器之间的simolink光纤通讯发送至第一变频器，作为第一电机的实际反馈速度，进而可以避免第一变频器报故障，进而可以避免转炉停止摇炉，保证转炉炼钢的效率。同时，可以在转炉摇炉的过程中对出现故障的电机编码器进行更换，进一步保证转炉炼钢的效率。

当从电机编码器出现故障之后，可以采取以下方式以避免转炉停止摇炉，如图3所示。

目标反馈速度、目标第二变频器和目标第二电机对应，在确定目标反馈速度对应的目标从电机编码器存在故障之后，方法还包括：

步骤S41，将M-1个非目标反馈速度中任意一个正确的非目标反馈速度作为目标第二电机的反馈速度上报至目标第二变频器，使得目标第二变频器正常运行。

在本实施例中，则在确定目标从电机编码器出现故障时，则舍弃目标从电机编码器反馈的第二反馈速度。目标从电机编码器对应的目标第二变频器通过多个变频器之间的simolink光纤通讯，从其他的正常的从电机编码器中获取非目标反馈速度作为自身(目标从电机编码器)的反馈速度，进而可以避免目标第二变频器报故障，进而可以避免转炉停止摇炉，保证转炉炼钢的效率。同时，可以在转炉摇炉的过程中对出现故障的电机编码器进行更换，进一步保证转炉炼钢的效率。

本实施例在第一变频器(角色为主变频器)对应的电机编码器出现故障时，可以将第一变频器与其他第二变频器(角色为从变频器)进行角色交换，以保证主变频器与PLC控制器的正常通讯，以达到正常控制其他从变频器的目的；并且将第一变频器的故障的电机编码器的反馈速度屏蔽，将其他正常的第二变频器对应的从电机编码器的反馈速度作为自身反馈速度，以避免变频器的自检功能报故障，导致转炉停止摇炉的情况发生，提高了转炉炼钢的效率。

本实施例在第二变频器(角色为从变频器)对应的从电机编码器发生故障时，将其他的第二变频器对应的正常的从电机编码器的反馈速度作为自身的反馈速度，以避免第二变频器的自检功能报故障，导致转炉停止摇炉的情况发生，提高了转炉炼钢的效率。

基于同一发明构思，本实施例提供了如图4所示的一种电机编码器存在故障检测装置，装置包括：

速度检测模块41，用于在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度，第一反馈速度是由主电机编码器检测第一电机的转速得到的，第二反馈速度是由从电机编码器检测第二电机的转速得到的；

转矩确定模块42，用于根据第一反馈速度和第二反馈速度，分别确定第一电机的第一转矩和第二电机的第二转矩；

判断模块43，用于根据第一电机的目标速度、第一反馈速度、第二反馈速度、第一转矩和第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组；

故障确定模块44，用于在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据故障判断结果组，确定主电机编码器和从电机编码器是否存在故障。

进一步地，判断模块包括判断子模块，用于分别判断第一反馈速度和第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件、第一反馈速度和第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件、和第一转矩和第二转矩是否满足主从电机转矩差条件，获得故障判断结果组。

进一步地，判断子模块具体包括：

第一判断子模块，用于判断第一反馈速度和目标速度之间的差异值是否超过第一电机预设速度差异值；

第二判断子模块，用于判断第一反馈速度和第二反馈速度之间的差异值是否超过主从电机速度差异值；

第三判断子模块，用于判断第一转矩和第二转矩之间的差异值是否低于主从电机转矩差异值。

进一步地，故障确定模块44具体包括：

第一确定子模块，用于在故障判断结果组表征第一反馈速度和第一电机的目标速度满足第一电机预设速度差条件、第一反馈速度和第二反馈速度满足主从电机速度差条件、且第一转矩和第二转矩满足主从电机转矩差条件时，确定主电机编码器存在故障。

进一步地，装置还包括：

切换模块，用于将驱动第二电机转动的第二变频器设置为主变频器，将驱动第一电机转动的第一变频器设置为从变频器，且第一变频器跟随第二变频器以转矩驱动第一电机转动。

进一步地，装置还包括：

第一反馈速度替换模块，用于将第二反馈速度作为第一电机的反馈速度上报至第一变频器，使得第一变频器正常运行。

进一步地，故障确定模块44具体包括：

第二确定模块，用于若第一转矩和第二转矩满足主从电机转矩差条件，确定从电机编码器存在故障。

进一步地，当第二电机的数量为M个，且M个第二电机分别由M个从电机编码器进行速度检测，以获得M个第二反馈速度时，装置还包括：

目标反馈速度确定模块，用于在确定主电机编码器不存在故障之后，从M个第二反馈速度中确定目标反馈速度，M为不小于2的整数；

判断模块，用于针对M-1个非目标反馈速度中的各个非目标反馈速度，判断非目标反馈速度和目标反馈速度是否满足从电机速度差条件；

第三确定模块，用于若各个非目标反馈速度和目标反馈速度均满足从电机速度差条件，则确定目标反馈速度对应的目标从电机编码器存在故障。

进一步地，目标反馈速度、目标第二变频器和目标第二电机对应，装置还包括：

第二反馈速度替换模块，用于将M-1个非目标反馈速度中任意一个正确的非目标反馈速度作为目标第二电机的反馈速度上报至目标第二变频器，使得目标第二变频器正常运行。

基于同一发明构思，本实施例提供了所示的一种电子设备，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，处理器被配置为执行以实现一种电机编码器存在故障检测方法。

基于同一发明构思，本实施例提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行实现一种电机编码器存在故障检测方法。

由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，故而基于本申请实施例中所介绍的信息处理的方法，本领域所述技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所述技术人员实施本申请实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，都属于本申请所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电机编码器故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度，所述第一反馈速度是由主电机编码器检测第一电机的转速得到的，所述第二反馈速度是由从电机编码器检测第二电机的转速得到的；

根据所述第一反馈速度和所述第二反馈速度，分别确定所述第一电机的第一转矩和所述第二电机的第二转矩；

根据所述第一电机的目标速度、所述第一反馈速度、所述第二反馈速度、所述第一转矩和所述第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组；

在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据所述故障判断结果组，确定所述主电机编码器和所述从电机编码器是否存在故障。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一电机的目标速度、所述第一反馈速度、所述第二反馈速度、所述第一转矩和所述第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组，具体包括：

分别判断所述第一反馈速度和所述第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件、所述第一反馈速度和所述第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件、和所述第一转矩和所述第二转矩是否满足主从电机转矩差条件，获得所述故障判断结果组。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一反馈速度和所述第一电机的目标速度是否满足第一电机预设速度差条件，具体包括：

判断所述第一反馈速度和所述目标速度之间的差异值是否超过第一电机预设速度差异值；

所述判断所述第一反馈速度和所述第二反馈速度是否满足主从电机速度差条件，具体包括：

判断所述第一反馈速度和所述第二反馈速度之间的差异值是否超过主从电机速度差异值；

所述判断所述第一转矩和所述第二转矩是否满足主从电机转矩差条件，具体包括：

判断所述第一转矩和所述第二转矩之间的差异值是否低于主从电机转矩差异值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述故障判断结果组确定所述主电机编码器是否存在故障，具体包括：

在所述故障判断结果组表征所述第一反馈速度和所述第一电机的目标速度满足所述第一电机预设速度差条件、所述第一反馈速度和所述第二反馈速度满足所述主从电机速度差条件、且所述第一转矩和所述第二转矩满足所述主从电机转矩差条件时，确定所述主电机编码器存在故障。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当驱动所述第一电机转动的第一变频器为主变频器，且确定所述主电机编码器存在故障之后，所述方法还包括：

将驱动所述第二电机转动的第二变频器设置为主变频器，将驱动所述第一电机转动的第一变频器设置为从变频器，且所述第一变频器跟随所述第二变频器以转矩驱动所述第一电机转动。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述第二反馈速度作为所述第一电机的反馈速度上报至所述第一变频器，使得所述第一变频器正常运行。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述故障判断结果组确定所述从电机编码器是否存在故障，具体包括：

若所述第一转矩和所述第二转矩满足所述主从电机转矩差条件，确定所述从电机编码器存在故障。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第二电机的数量为M个，且M个所述第二电机分别由M个所述从电机编码器进行速度检测，以获得M个所述第二反馈速度时，所述方法还包括：

在确定所述主电机编码器不存在故障之后，从M个所述第二反馈速度中确定目标反馈速度，M为不小于2的整数；

针对M-1个非目标反馈速度中的各个非目标反馈速度，判断非目标反馈速度和所述目标反馈速度是否满足从电机速度差条件；

若所述各个非目标反馈速度和所述目标反馈速度均满足所述从电机速度差条件，则确定所述目标反馈速度对应的目标从电机编码器存在故障。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述目标反馈速度、目标第二变频器和目标第二电机对应，在确定所述目标反馈速度对应的目标从电机编码器存在故障之后，所述方法还包括：

将所述M-1个所述非目标反馈速度中任意一个正确的非目标反馈速度作为所述目标第二电机的反馈速度上报至所述目标第二变频器，使得所述目标第二变频器正常运行。

10.一种电机编码器故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

速度检测模块，用于在至少两个电机共同驱动转炉摇炉的过程中，获得第一反馈速度和第二反馈速度，所述第一反馈速度是由主电机编码器检测第一电机的转速得到的，所述第二反馈速度是由从电机编码器检测第二电机的转速得到的；

转矩确定模块，用于根据所述第一反馈速度和所述第二反馈速度，分别确定所述第一电机的第一转矩和所述第二电机的第二转矩；

判断模块，用于根据所述第一电机的目标速度、所述第一反馈速度、所述第二反馈速度、所述第一转矩和所述第二转矩是否满足故障判断条件，获取电机编码器的故障判断结果组；

故障确定模块，用于在驱动电机转动的变频器依靠自检功能报故障之前，根据所述故障判断结果组，确定所述主电机编码器和所述从电机编码器是否存在故障。

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