机器诊断编码器制造技术

一种系统包括编码器，该编码器监视机器并且生成指示机器的运动或位置中的至少一个的编码器输出信号。可将组合器配置成接收来自编码器的编码器输出信号，并且接收来自至少一个其它传感器的机器诊断数据。组合器可将机器诊断数据与编码器输出信号组合，以提供包括与机器的运动或位置中的至少一个同步的机器诊断数据的组合信号。输出级可向远程系统提供组合信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年10月22日提交并且题为“MACHINEDIAGNOSTICENCODER(机器诊断编码器)”的美国临时专利申请61/894,177的权益，其整体通过引用并入在此。
本公开涉及编码器和可处理并且发送用于机器的诊断信息的编码方法。
技术介绍
诸如纸或钢铁生产的大型制造作业通常采用非常大型的机器，包括电动机或发电机。这种机器通常由可位于距机器远距离的远程系统控制。作为示例，为控制机器，通常将编码器安装在机器轴上或耦接到机器轴以检测机器的位置和/或速度。在某些环境下，由于在控制器和机器之间的长距离，将编码器的位置信号往回传送给控制器并同样地从控制器发送驱动命令给机器可能是开销大的过程。在这种环境下，可能存在显著的电干扰，以使得无线传输不是可行的选择。
技术实现思路
本公开涉及编码器和可处理并且发送用于机器的诊断信息的编码方法。在一个示例中，系统包括编码器，该编码器监视机器并且生成指示机器的运动或位置中的至少一个的编码器输出信号。组合器接收来自编码器的编码器输出信号，以及基于来自至少一个传感器的传感器数据的机器诊断数据。组合器将机器诊断数据与编码器输出信号组合，以提供包括与机器的运动或位置中的至少一个同步的机器诊断数据的组合信号。在另一个示例中，方法可包括生成指示机器的运动或位置中的至少一个的用于机器的编码器输出信号。该方法同样可包括经由一个或多个传感器信号来监视机器，并且生成表示机器特征的机器诊断数据。该方法同样可包括将编码器输出信号与机器诊断数据组合以提供组合信号，在该组合信号中机器诊断数据与机器的运动或位置中的至少一个同步。作为另一个示例，编码器装置可包括生成指示旋转电动机的运动或位置中的至少一个的编码器输出信号的编码器。预处理器可分析指示旋转电动机状况的至少一个传感器信号，并且基于该分析提供电动机诊断数据。组合器将电动机诊断数据与编码器输出信号组合以提供组合信号，在该组合信号中电动机诊断数据与由编码器输出信号指示的旋转电动机的运动或位置中的至少一个同步。通信级(communicationsstage)向远程系统提供组合信号。附图说明图1示出将机器诊断数据与编码器数据组合的系统的示例。图2示出以与机器的运动或位置同步的方式将机器诊断数据与编码器数据组合的已安装的机器和编码器系统的示例。图3示出在编码器模块与解组合器(decombiner)之间传递组合的编码器和诊断数据的示例。图4示出用于分析与机器运动和/或位置数据组合的机器诊断数据的预处理器的示例。图5示出用于从处理机器诊断数据的编码器模块生成本地和/或远程消息的系统。图6示出用于提供与编码器信息同步的机器诊断数据的方法的示例。具体实施方式公开了能够收集、分析和发送用于诸如电动机或发电机的机器的诊断信息的系统和方法。可基于来自被配置成测量机器的状况或机器操作参数(例如，温度、振动、湿度等)的一个或多个传感器的信号提供诊断信息。在一个示例中，编码器装置可将机器位置转换成表示所关联的机器(例如，电动机、发电机)的位置和/或速度的编码器信号。例如，编码器装置可以是增量编码器。编码器装置同样可包括被配置成对机器传感器信息执行一些信号处理或计算并提供诊断信息的预处理。预处理可以在编码器安装在机器处的本地执行，和/或在处理编码器的位置和诊断数据的系统(例如，控制器、计算机)处远程地执行。编码器装置可通过使用用于编码器数据的现有布线将编码器数据与来自机器的诊断信息组合，来向远程系统发送用于机器的诊断信息，而不是通过将增加系统成本的独立导线来发送诊断信息。另外，来自机器的诊断信息可诸如经由在编码器上的预定点与机器位置同步(例如，与编码器的参考标记或与参考标记有关的一些位置同步)。例如，机器诊断信息同样可与诸如电动机速度的其它电动机参数同步。通过将诊断信息与编码器位置和/或速度同步，可基于同步的诊断信息实现更详细的分析和故障排除。例如，如果机器振动被感测到(例如，经由一个或多个加速计)并由编码器来与位置和/或速度信息同步，则预处理(以及随后的后处理)可确定振动是否超过预定阈值，以使得可容易确定在发生振动异常时的电动机位置和/或速度。在一些示例中，预处理可检测电动机状况，该电动机状况可导致动态地控制(例如，调节)传感器的机器诊断感测或采样，用于生成机器诊断信息。如在此所公开的，其它类型的机器诊断信息可与编码器的位置和/或速度的信号同步，并作为组合信号发送给远程系统。被监视的机器可以是显著大型(例如，超过1000马力的电动机)且昂贵的，以使得根据本系统和方法实现的机器诊断可帮助保护重大的资本投资。图1示出被配置成将机器诊断数据与编码器数据组合以使得机器诊断数据与机器的运动和/或位置同步的系统100的示例。如在此所使用，机器诊断数据可包括关于机器的健康或其它诊断状况的任何信息。这种健康或诊断状况的示例可包括以下中的一个或多个：机器振动、温度(例如，轴承的温度、绕组的温度、机器冷却剂的温度)、湿度、电气状况(例如，电压和/或电流)、扭矩或应变。可将这种感测状况中的每个设置为来自一个或多个传感器140的模拟或数字信号。传感器的类型因而可取决于应用要求和机器的类型以及将要感测机器的健康或诊断状况的哪一个或哪一些而改变。在这里公开的示例中，通常将机器120描述为旋转电动机或发电机，但诸如线性电动机或滑动件的其它机器是可能的，其中机器驱动滑动件并且编码器110监视滑动件的移动。因此，同样在机器120中，可从机械安装轴或到机器轴的联轴器(coupling)直接取得机器诊断信息，以提供类似的信息。一个示例是与旋转位置同步的三维振动和音频输入，以从非电动机驱动轴来监视机器。系统100包括编码器110，该编码器110监视机器120并生成指示机器的运动和/或位置的编码器输出信号124。编码器110可以是增量编码器(例如，同样被称为转速计(tachometer)或循环脉冲发生器(rotarypulsegenerator))。例如，编码器包括可与机器的旋转电动机轴同轴连接的可旋转构件。编码器110可提供与轴位置(脉冲计数)或轴速度(脉冲率)成比例的编码器输出，或者它可提供位置和速度信息二者。例如，编码器可生成典型的编码器正交脉冲(例如，A，/A，B，/B，标记，/标记)来...

【技术保护点】
一种系统，包括：编码器，其监视机器并且生成指示所述机器的运动或位置中的至少一个的编码器输出信号；以及组合器，其接收来自所述编码器的所述编码器输出信号，以及接收基于来自至少一个传感器的传感器数据的机器诊断数据，所述组合器将所述机器诊断数据与所述编码器输出信号组合，以提供包括与所述机器的所述运动或位置中的所述至少一个同步的所述机器诊断数据的组合信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.22 US 61/894,1771.一种系统，包括：
编码器，其监视机器并且生成指示所述机器的运动或位置中的至少一
个的编码器输出信号；以及
组合器，其接收来自所述编码器的所述编码器输出信号，以及接收基
于来自至少一个传感器的传感器数据的机器诊断数据，所述组合器将所述
机器诊断数据与所述编码器输出信号组合，以提供包括与所述机器的所述
运动或位置中的所述至少一个同步的所述机器诊断数据的组合信号。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括预处理器，所述预处理器
分析所述传感器数据并且基于来自所述至少一个传感器的所述传感器数据
的所述分析而生成处理的诊断数据，在所述组合信号中所述处理的诊断数
据与所述机器的所述运动或位置中的所述至少一个同步。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述预处理器关于至少一个诊断
阈值来分析所述机器诊断数据，并且如果超过所述至少一个诊断阈值，则
生成消息。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述消息被提供为在所述编码器
处或所述编码器附近的本地警报或者是在所述组合信号中与所述编码器输
出信号组合并且发送给远程系统的远程警报中的一个警报。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述预处理器被配置成执行快速
傅里叶变换(FFT)，以将与来自所述至少一个传感器的所述传感器数据
对应的时域传感器数据转换成频域数据，所述频域数据通过所述组合器与
所述编码器输出信号组合，并且提供给与所述编码器输出信号同步的远程
系统。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述预处理器被配置成关于阈值
来分析所述频域数据，并且基于所述分析提供在所述组合信号中的所述处
理的诊断数据。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述预处理器进一步包括动态调

\t节模块，所述动态调节模块被配置成基于由所述FFT确定的所述频域数据
来调节用于所述至少一个传感器的采样率。
8.根据权利要求2所述的系统，其中所述预处理器进一步包括动态调
节模块，所述动态调节模块被配置成基于来自至少一个机器传感器的所述
传感器数据的分析，修改用于所述至少一个传感器的操作参数。
9.根据权利要求2所述的系统，其中所述预处理器进一步包括动态调
节模块，所述动态调节模块被配置成基于所述机器的所述位置或速度来修
改用于所述至少一个传感器的操作参数。
10.根据权利要求2所述的系统，其中所述预处理器进一步包括动态
调节模块，所述动态调节模块被配置成调节应用于所述处理的诊断数据以
检测预定的机器事件的机器诊断阈值。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述动态调节模块被配置成基
于来自至少一个其它机器传感器的传感器数据的分析或者由所述编码器输
出信号指示的所述机器的所述位置或速度中的至少一个，修改由所述预处
理器用来分析用于所述至少一个传感器的所述传感器数据的所述机器诊断
阈值。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·P·尼罗，B·温特，
申请(专利权)人：尼得科电机有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US