CN114002997B - 一种控制系统及其检修方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制系统及其检修方法，所述方法包括：根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置；根据所述当前测量装置，获取所述电机的当前输出信息；调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，其中，所述驱动器用于驱动所述电机转动；根据所述电机的转速信息，校验所述当前输出信息，以确认所述初始测量装置被成功替代。本发明通过安装当前测量装置以获取电机的当前输出信息，调节当前输出信息以匹配驱动器，突破了常规检修技术限制和产品迭代的时间制约，形成了一套自主修复策略。

Description

一种控制系统及其检修方法

技术领域

本发明涉及设备检修的技术领域，尤其涉及一种控制系统及其检修方法。

背景技术

随着热轧产线的质量和产量要求不断提升，轧线换辊频次日益增加，从而导致磨床运行负荷也不断增加。而主轴作为一台磨床负载最高的机构，长期高负荷运行下，其驱动电机轴及轴承的磨损加剧，会导致测量装置测量不准确，甚至测量装置损坏造成整台磨床无法运行。

磨床主轴电机采用的测量装置为内置，多为测量装置厂家给电机厂家提供的定制产品，电机生产厂家在生产电机过程中将测量装置封装在电机内部。磨床主轴电机生产装配标准极高，通常电机原装测量装置能够在高负荷运行下稳定工作十年以上。当测量装置发生故障需要更换时，随着厂家产品推陈出新，磨床用户将面临买不到备品或者采购困难的状况。

为了解决这些问题，需要开发一种磨床主轴系统测量装置在线替代方法，实现对热轧轧辊磨床主轴系统测量装置进行在线替代。

发明内容

本发明的一种控制系统及其检修方法，以对磨床主轴系统的测量装置进行替代检修。

本发明实施例提供了以下方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种控制系统的检修方法，所述方法包括：

根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置；

根据所述当前测量装置，获取所述电机的当前输出信息；

调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，其中，所述驱动器用于驱动所述电机转动；

根据所述电机的转速信息，校验所述当前输出信息，以确认所述初始测量装置被成功替代。

在一种可选的实施例中，所述根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置之前，还包括：

根据所述初始测量装置的类型，选取所述当前测量装置，其中，所述当前测量装置与所述初始测量装置的供电电压、信号线定义类型和输出信号格式均相同。

在一种可选的实施例中，所述根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置，包括：

确认所述信息传递方式为机械传动，则换装一加长轴至所述初始测量装置的安装位置；其中，所述加长轴的一端与所述电机的转轴非负载一端固定连接，另一端设有一固定盘；

根据所述固定盘的外圈，安装固定所述固定盘；

根据所述固定盘的内圈，安装固定所述当前测量装置。

在一种可选的实施例中，所述确认所述信息传递方式为机械传动，则换装一加长轴至所述初始测量装置的安装位置之后，还包括：

获取所述加长轴的当前径向圆跳动偏差；

根据所述当前径向圆跳动偏差，调整所述加长轴的径向圆跳动不大于0.05mm。

在一种可选的实施例中，所述调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，包括：

获取所述当前输出信息的当前测量参数规格；

根据所述当前测量参数规格，调整所述驱动器的信息栏以匹配所述驱动器，其中，所述当前测量参数规格为所述驱动器能够兼容的系统测量参数规格中的一种。

在一种可选的实施例中，所述根据所述当前测量参数规格，调整所述驱动器的信息栏以匹配所述驱动器，包括：

获取所述系统测量参数规格；

根据所述系统测量参数规格，选择所述当前测量参数规格输入所述驱动器的信息栏；

根据所述信息栏的当前信息，装载至所述驱动器中以匹配所述驱动器。

在一种可选的实施例中，所述调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，包括：

获取所述当前输出信息的当前信号；

根据所述初始测量装置输出的初始信号，调制所述当前信号与所述初始信号相同，以匹配所述驱动器。

在一种可选的实施例中，所述根据所述初始测量装置输出的初始信号，调制所述当前信号与所述初始信号相同，包括：

获取所述初始信号的初始频率；

根据所述初始频率，分频所述当前信号的频率与所述初始频率相同。

在一种可选的实施例中，所述根据所述电机的转速信息，校验所述当前输出信息，以确认所述初始测量装置被成功替代，包括：

控制所述电机转动至当前转速；

根据离线测量装置，获取所述转速信息；

校验所述转速信息与所述当前输出信息表征的所述当前转速相同，确认所述初始测量装置被成功替代。

第二方面，本发明实施例还提供了一种控制系统，所述系统通过第一方面中任一项所述的方法进行检修，所述系统包括电机、当前测量装置、驱动器和控制器，所述电机与所述驱动器连接，所述当前测量装置与所述驱动器或所述控制器连接，所述当前测量装置用于获取所述电机的当前输出信息。

本发明提供的一种控制系统及其检修方法与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明通过安装当前测量装置以获取电机的测量信息，调节当前输出信息以匹配驱动器，突破了常规检修技术限制和产品迭代的时间制约，形成了一套自主修复策略，可在611磨床系统推广应用。

2.本发明的检修方法适用面广，备件价格较低，修复快捷。

3.可以满足原有磨床系统的功能、精度和稳定性需求。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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说明书的一些实施例，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为本发明实施例提供的控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种控制系统的检修方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的当前测量装置与电机的连接结构示意图；

图4为本发明实施例提供的分频板的原理框图；

图5为本发明实施例提供的分频电路的原理图。

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、完整的描述，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，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

热轧厂轧辊磨床控制系统主要由CNC系统(Computer numerical control，计算机数字控制机床)、驱动系统和PLC系统三部分组成，CNC系统是磨床的核心数控部分，控制磨床各轴协作达到磨削工艺要求。驱动系统承担驱动各主轴与进给轴电机运行的任务。PLC系统主要控制磨床辅助功能设备，如液压系统，润滑系统，安全联锁等。三部分系统由PROFIBUS网络(Process Field Bus，程序总线网络)进行数据交换，对磨床进行控制。

磨床主轴包括砂轮旋转轴(C1轴)和头架旋转轴(C轴)，电机的驱动速度采用的控制方式为闭环控制。如图1所示，图1为本发明实施例提供的控制系统的结构示意图，砂轮旋转轴驱动的速度给定值由CNC系统(或称控制器)通过PROFIBUS网络发送到驱动器，实际速度反馈值由主轴电机的初始测量装置测量反馈：电机内置初始测量装置反馈给驱动器，驱动器依照给定值和反馈值进行闭环控制，同时速度反馈值通过PROFIBUS通讯返回CNC系统进行监控。

本发明的检修方法请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种控制系统的检修方法的流程图，所述方法包括：

S11、根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置。

具体的，信息传递方式根据初始测量装置的测量原理确定，测量电机的转速时，初始测量装置用于测量电机的转速信息，可选用测速发电机、编码器或激光测速仪中的一种。其中，测速发电机是将转速转变为电压信号，电压信号经AD芯片转换为数字信号，再传输至控制器，以判断电机的当前转速；编码器是将电机转动过程中的角位移信号转换成电信号，再将该电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示转速快慢，控制器通过记录脉冲的个数，以判断电机的当前转速。编码器的结构是由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，以每旋转一周提供多少的通或暗刻线的数量称为编码器的分辨率，编码器的分辨率越高说明光电码盘的最小刻度就越小，那么旋转的角位移也就越小，测量的精度越高。通常测速发电机和编码器与电机机械连接，以与电机的传动过程中测量电机的转速，并反馈至控制器。激光测速仪可以采用非接触式测量，固定安装于电机一侧，测量电机的转速信息。

部分厂商将初始测量装置与电机封装为一体结构，初始测量装置若出现损坏，在控制系统的实际检修时，需要将电机的部分结构破拆才可取出初始测量装置，该初始测量装置的型号随着厂家产品的不断更新迭代，用户面临不能采购对应的初始测量装置。因此，需要在现有的产品中选取可以替代初始测量装置的当前测量装置。

在一种可选的实施例中，所述根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置之前，还包括：

根据初始测量装置的类型，选取当前测量装置，其中，当前测量装置与初始测量装置的供电电压、信号线定义类型和输出信号格式均相同。

具体的，初始测量装置的类型包括测速发电机、编码器或激光测速仪中的一种，选取的当前测量装置可以与初始测量装置的类型相同；在控制器可以接收不同类型测量装置的输出信号时，也可以选择不同类型。为保证当前测量装置可以与控制器匹配，当前测量装置与初始测量装置的供电电压、信号线定义类型和输出信号格式均相同。例如初始测量装置为编码器时，编码器是通过一线缆与控制器连接，进行供电和信号传输，因此，当前测量装置的供电电压、信号线定义类型和输出信号格式需要与初始测量装置相同，以匹配控制器。

进一步的，初始测量装置与当前测量装置可能存在结构差异，导致当前测量装置不能直接换装至初始测量装置的原安装位置，为使当前测量装置能够与电机匹配安装，需要对原安装结构进行改装。

在一种可选的实施例中，所述根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置，包括：

确认信息传递方式为机械传动，则换装一加长轴3.3至初始测量装置的安装位置；其中，加长轴3.3的一端与电机的转轴3.4非负载一端固定连接，另一端设有一固定盘3.2；根据固定盘3.2的外圈，安装固定固定盘；根据固定盘的内圈，安装固定当前测量装置3.1。

信息传递方式为机械传动时，初始测量装置与转轴同步转动，以实时准确获取电机的转数。为保证当前测量装置同样与转轴同步转动，安装结构具体请参见图3，加长轴3.3连接转轴3.4非负载的一端可以为法兰结构，法兰结构上环形阵列设置有多个第一通孔，通过螺钉穿过第一通孔使加长轴3.3与转轴3.4紧固；固定盘3.2为圆环结构，圆环结构的侧面设有螺纹结构的锁紧孔，用于固定当前测量装置3.1，圆环结构的平面设有多个第二通孔，螺钉穿过第二通孔将固定盘3.2固定安装于电机的外壳3.6上，加长轴3.3上还安装有一风轮3.5，用于电机散热。

磨床为达到磨削质量，多采用高转速进行磨削，电机通常工作于高转速状态，通过改装结构安装当前测量装置可能存在一定的径向圆跳动偏差，若不进行处理，可能对电机和当前测量装置造成损坏。

在一种可选的实施例中，所述确认所述信息传递方式为机械传动，则换装一加长轴至所述初始测量装置的安装位置之后，还包括：

获取加长轴的当前径向圆跳动偏差；根据当前径向圆跳动偏差，调整加长轴的径向圆跳动不大于0.05mm。

具体的，当前径向圆跳动偏差可以通过量具进行测量，例如以电机的外壳体作为固定点安装百分表，转动加长轴，对加长轴与电机转轴的同轴度进行检测；根据检测的当前径向圆跳动偏差，调整加长轴的安装位置，径向圆跳动不大于0.05mm时，固定固定盘以及加长轴与转轴的连接位置。加长轴也可通过锥轴结构与转轴连接，以保证安装的同轴度。校准加长轴的径向圆跳动，可以保障电机工作于高转速状态时当前测量装置与转轴同步旋转顺畅。当前测量装置安装完成后，进入步骤S12。

S12、根据所述当前测量装置，获取所述电机的当前输出信息。

具体的，当前输出信息可以是电机的转速，当然也可以是电机的电流或电压信息，通过当前测量装置获取当期输出信息，可以判断电机的当前工作状态。

S13、调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，其中，所述驱动器用于驱动所述电机转动。

具体的，对于电机的闭环控制，初始测量装置多内置于电机中，电机通过航空插头与驱动器连接，传输控制信号和反馈信号。由于初始测量装置与当前测量装置的输出信号存在差异，对当前输出信息进行调节与驱动器相匹配，可以使当前测量装置的输出信号可以被驱动器正常接收读取。

在一种可选的实施例中，所述调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，包括：

获取当前输出信息的当前测量参数规格；根据当前测量参数规格，调整驱动器的信息栏以匹配驱动器，其中，当前测量参数规格为驱动器能够兼容的系统测量参数规格中的一种。

具体的，当前测量参数规格可以通过当期测量装置的铭牌或说明书获取，驱动器的信息栏可以通过可以通过上位机进行读取，选择PC机作为上位机，上位机上安装有可与驱动器通讯的上位机软件，上位机与驱动器建立通讯连接后，通过上位机软件即可查看驱动器的信息栏，信息栏中对应显示多种系统测量参数规格，选择与当前测量参数规格对应的系统测量参数规格，即可使当前输出信息匹配驱动器。

在一种可选的实施例中，所述根据所述当前测量参数规格，调整所述驱动器的信息栏以匹配所述驱动器，包括：

获取系统测量参数规格；根据系统测量参数规格，选择当前测量参数规格输入驱动器的信息栏；根据信息栏的当前信息，装载至驱动器中以匹配驱动器。

具体的，系统测量参数规格可以根据驱动器的说明书获取，也可以通过上位机建立通讯后直接读取，通常驱动器能够兼容多种不同的测量参数规格，选择当前测量参数规格输入驱动器的信息栏即可完成信息的修改。

例如当前测量装置选用型号为ERN1387的编码器，可通过一编程器连接驱动器，打开上位机软件调出专家列表：将参数号1005：IM编码器分辨率(或称线数)由512改为2048，将驱动器配置的编码器脉冲数由512改为2048；将参数号1011：IM实际采集配置由0001h改为0000h，将驱动器配置的编码器由反馈转速方向逆转改为不逆转；将参数号1027：IM编码器配置由0020h改为0000h，将驱动器配置的编码器改为不带测量定位功能。保存参数，在驱动中加载并保存，等待参数下装至驱动器；将当前测量装置用专用伺服系统信号电缆连接至驱动器，驱动器上电自检，驱动器控制板显示“RUN状态”，无报警，表明当前输出信息调节成功，可以正常匹配电机的驱动器。

当然部分驱动器也存在不能与当前测量装置的当前测量参数规格匹配，该种情况若不能对应检修，控制系统就无法再正常运转，导致磨床不能正常工作。

在一种可选的实施例中，所述调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，包括：

获取当前输出信息的当前信号；根据初始测量装置输出的初始信号，调制当前信号与初始信号相同，以匹配驱动器。

具体的，当前信号和初始信号的类型分别通过当前测量装置和初始测量装置的说明书获取，当前信号可以为模拟信号，调制当前信号包括调幅、调频和调相，调制当前信号与初始信号相同，即可与驱动器匹配，在驱动器的系统测量参数规格不能当前测量参数规格进行匹配时，选择对当前信号调制，仍可对控制系统进行检修。

在一种可选的实施例中，所述根据所述初始测量装置输出的初始信号，调制所述当前信号与所述初始信号相同，包括：

获取初始信号的初始频率；根据初始频率，分频当前信号的频率与初始频率相同。

当前信号的频率大于初始频率时，分频当前信号的频率与初始频率相同可以通过连接一分频板实现，具体可参见图4，分频板上包括拨码开关和多组分频电路，当前测量装置输出端的A、B、/>Z、/>信号线与分频板的输入端子接口连接，分频板的输出端子接口与驱动器的输入端连接。使用时，先通过拨码开关选择分频比，分频比初始测量装置与当前测量装置的分辨率比值确定，确定分频比后，分频板上电，将当前信号的频率分频至与初始频率相同，驱动器接收该分频后的信号与控制器对电机进行闭环控制。

在分频电路后也可增加上拉电阻以匹配驱动器编码器接口，在调试中如果出现编码器反馈值不正常，可对上拉电阻的阻值进行调整，上拉电阻可选取1KΩ至10KΩ的可调电阻，以便于选取不同的阻值进行调试。

分频电路的每组对应用于当前测量装置输出端的每根信号线分频，可以由74LS163二进制计数器和门电路组成的M/M+1分频器进行分频，具体可参见图5。图中u1、u0分别是信号输入端和输出端；b4～b1是分频器数据输入端。b4～b1的值应为M的二进制数。SC是工作模式控制端，SC＝0(即置于低电平)时，分频比为M，SC＝1(即置于高电平)时，分频比为M+1。该分频器包括两部分，其一为74LS163和非门组成的可控分频器，分频次数由预置数b4’b3’b2’b1’控制；其二为或门和异或门组成的码组变换器，为74LS163提供预置数据。当SC＝0时，码组变换器用作变补器，预置数b4’～b1’是输入数b4～b1的补码，故可控分频器作M次分频；SC＝1时，变换器用作变反器，b4’～b1’是b4～b1的反码，故可控分频器作M+1次分频。图中CEP和CET为计数器控制端，TC是进位端，PE是同步并行置数控制端。

S14、根据所述电机的转速信息，校验所述当前输出信息，以确认所述初始测量装置被成功替代。

具体的，转速信息可以为通过控制器设定一给定值，通过控制器的人机交换界面输入给定值，控制器发出指令控制电机转动，当前测量装置实时将测量的当前输出信息反馈至驱动器，控制器再获取该反馈值进行显示，通过反馈值和给定值进行校验。可以理解，当前测量装置可以存在一定的测量误差，反馈值在测量误差内，表明校验通过，确认初始测量装置被成功替代。

在一种可选的实施例中，所述根据所述电机的转速信息，校验所述当前输出信息，以确认所述初始测量装置被成功替代，包括：

控制电机转动至当前转速；根据离线测量装置，获取转速信息；校验转速信息与当前输出信息表征的当前转速相同，确认初始测量装置被成功替代。

具体的，当前转速可以为给定值，也可以手动对电机进行盘车，使电机转动至当前转速；离线测量装置可以为测速仪，将测速仪置于电机侧面，以获取转速信息，转速信息与当前输出信息表征的当前转速相同，表明当前测量装置测量的转速准确，可以确认初始测量装置已被成功替代。

基于与检修方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种控制系统，所述系统通过上述检修方法中任一所述的方法进行检修，所述系统包括电机、当前测量装置、驱动器和控制器，所述电机与所述驱动器连接，所述当前测量装置与所述驱动器或所述控制器连接，所述当前测量装置用于获取所述电机的当前输出信息。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.本发明通过安装当前测量装置以获取电机的测量信息，调节当前输出信息以匹配驱动器，突破了常规检修技术限制和产品迭代的时间制约，形成了一套自主修复策略，可在611磨床系统推广应用。

2.本发明的检修方法适用面广，备件价格较低，修复快捷。

3.可以满足原有磨床系统的功能、精度和稳定性需求。

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，本领域所属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。只要本领域所属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。

Claims (8)

1.一种控制系统的检修方法，其特征在于，所述方法包括：

根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置；

根据所述当前测量装置，获取所述电机的当前输出信息；

调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，其中，所述驱动器用于驱动所述电机转动；

根据所述电机的转速信息，校验所述当前输出信息，以确认所述初始测量装置被成功替代；

所述根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置，包括：

确认所述信息传递方式为机械传动，则换装一加长轴至所述初始测量装置的安装位置；其中，所述加长轴的一端与所述电机的转轴非负载一端固定连接，另一端设有一固定盘；

根据所述固定盘的外圈，安装固定所述固定盘；

根据所述固定盘的内圈，安装固定所述当前测量装置；

所述确认所述信息传递方式为机械传动，则换装一加长轴至所述初始测量装置的安装位置之后，还包括：

获取所述加长轴的当前径向圆跳动偏差；

根据所述当前径向圆跳动偏差，调整所述加长轴的径向圆跳动不大于0.05mm。

2.根据权利要求1所述的控制系统的检修方法，其特征在于，所述根据电机与初始测量装置的信息传递方式，安装当前测量装置之前，还包括：

根据所述初始测量装置的类型，选取所述当前测量装置，其中，所述当前测量装置与所述初始测量装置的供电电压、信号线定义类型和输出信号格式均相同。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统的检修方法，其特征在于，所述调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，包括：

获取所述当前输出信息的当前测量参数规格；

根据所述当前测量参数规格，调整所述驱动器的信息栏以匹配所述驱动器，其中，所述当前测量参数规格为所述驱动器能够兼容的系统测量参数规格中的一种。

4.根据权利要求3所述的控制系统的检修方法，其特征在于，所述根据所述当前测量参数规格，调整所述驱动器的信息栏以匹配所述驱动器，包括：

获取所述系统测量参数规格；

根据所述系统测量参数规格，选择所述当前测量参数规格输入所述驱动器的信息栏；

根据所述信息栏的当前信息，装载至所述驱动器中以匹配所述驱动器。

5.根据权利要求1所述的控制系统的检修方法，其特征在于，所述调节所述当前输出信息以匹配所述电机的驱动器，包括：

获取所述当前输出信息的当前信号；

根据所述初始测量装置输出的初始信号，调制所述当前信号与所述初始信号相同，以匹配所述驱动器。

6.根据权利要求5所述的控制系统的检修方法，其特征在于，所述根据所述初始测量装置输出的初始信号，调制所述当前信号与所述初始信号相同，包括：

获取所述初始信号的初始频率；

根据所述初始频率，分频所述当前信号的频率与所述初始频率相同。

7.根据权利要求1所述的控制系统的检修方法，其特征在于，所述根据所述电机的转速信息，校验所述当前输出信息，以确认所述初始测量装置被成功替代，包括：

控制所述电机转动至当前转速；

根据离线测量装置，获取所述转速信息；

校验所述转速信息与所述当前输出信息表征的所述当前转速相同，确认所述初始测量装置被成功替代。

8.一种控制系统，其特征在于，所述系统通过权利要求1-7中任一项所述的方法进行检修，所述系统包括电机、当前测量装置、驱动器和控制器，所述电机与所述驱动器连接，所述当前测量装置与所述驱动器或所述控制器连接，所述当前测量装置用于获取所述电机的当前输出信息。