一种基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法，增量式编码器输出的信号经过信号处理模块处理，所述信号处理模块将增量编码器输出的信号转化为一对反向信号输入至FPGA模块，通过FPGA模块对增量式编码器进行故障检测，FPGA模块包括断线故障检测单元、多码故障检测单元、缺码故障检测单元及线数配错故障检测单元；所述多码故障检测单元在FPGA模块上并行对编码器的A相B相缺码进行检测,该基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法即能降低电路复杂度，又能提高故障实时性和增加故障检测种类、并且可以并行对多相进行故障检测。并且可以并行对多相进行故障检测。并且可以并行对多相进行故障检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及风电或工业传动控制
，尤其涉及一种基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法。

技术介绍

[0002]增量式编码器广泛应用于风力发电和工业传动等电气控制领域，在应用中增量式编码器输出的脉冲有A相(A+/A
‑
)，B相(B+/B
‑
)，Z相(Z+/Z
‑
)。其中A相脉冲和B相脉冲正交，Z圈为单圈脉冲。
[0003]由于增量式编码器属于电机的附件，且电机在运行过程中非常依赖该器件所传递信号是否准确，一旦出现异常，电机运行必然会出现异常的情况，从而引起相关故障。常见的增量式编码器异常情况有A相连接错误，B相信号连接错误，Z相信号连接错误，A信号缺码，B信号缺码，Z信号缺码，A信号多码，B信号多码，Z信号多码，线数配置错误。
[0004]目前，通常通过硬件电路和MCU配合的方式，实现相关增量式编码器故障检测。该方法有电路复杂，故障检测实时性差，故障检测种类不全等缺点。
[0005]因此，需要设计一种即能降低电路复杂度，又能提高故障实时性和增加故障检测种类、并且可以并行对多相进行故障检测的增量式编码器的故障检测装置和方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提出一种基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法，该基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法即能降低电路复杂度，又能提高故障实时性和增加故障检测种类、并且可以并行对多相进行故障检测。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法，增量式编码器输出的信号经过信号处理模块处理，所述信号处理模块将增量编码器输出的信号转化为一对反向信号输入至FPGA模块，通过FPGA模块对增量式编码器进行故障检测，FPGA模块包括断线故障检测单元及多码故障检测单元；
[0008]所述多码故障检测单元检测到编码器A相的信号的上升沿或下降沿时A相脉冲计数加1，同时当检测到编码器Z相信号的上升沿时A相脉冲计数清0，
[0009]在编码器Z相的上升沿时去判断编码器A相脉冲计数是否大于编码器线数阈值上限，如果是，则编码器A相多码计数加1，
[0010]当编码器A相多码计数等于多码次数阈值时，判断为A相多码故障；
[0011]所述多码故障检测单元检测到编码器B相的信号的上升沿或下降沿时B相脉冲计数加1，于此同时当检测到编码器Z相信号的上升沿时B相脉冲计数清0，
[0012]在编码器产生Z相上升沿时去判断编码器B相脉冲计数是否大于编码器线数阈值上限，如果是，则编码器B相多码计数加1，
[0013]当编码器B相多码计数等于多码次数阈值时，判断为B相多码故障；
[0014]所述断线故障检测单元根据编码器A相、B相及Z相各对反向信号对编码器A相、B相
及C相连接是否断线进行判断；
[0015]其中，所述多码故障检测单元在FPGA模块基础上并行对编码器的A相B相缺码进行检测。
[0016]优选地，所述断线故障检测单元根据编码器A相、B相及Z相各对反向信号对编码器A相、B相及C相连接是否断线进行判断具体为：所述断线故障检测单元对编码器A相输入的一对反向信号a+或a
‑
，B相输入的一对反向信号b+或b,Z相输入的一对反向信号z+或z
‑
进行故障检测判断，当A相的反相信号a+或a
‑
不为1时，则A相为连接故障；当B相的反相信号b+或b
‑
不为1时，则B相为连接故障；当C相的反相信号c+或c
‑
不为1时，则C相为连接故障。
[0017]优选地，所述FPGA模块还包括缺码故障检测单元，所述缺码故障检测单元在编码器产生Z相上升沿时去判断编码器A相脉冲计数是否小于编码器线数阈值下限，如果是，则编码器A相缺码计数器加1，当编码器A相缺码计数等于缺码次数阈值时，判断为编码器A相缺码故障；
[0018]所述缺码故障检测单元在编码器Z相的上升沿时去判断编码器B相脉冲计数是否小于编码器线数阈值下限，如果是，则编码器B相缺码计数器加1，当编码器B相缺码计数等于缺码次数阈值时，判断为编码器B相缺码故障。
[0019]优选地，所述FPGA模块还包括缺码故障检测单元，所述缺码故障检测单元在编码器产生Z相上升沿时去判断编码器A相或B相的脉冲计数值是否大于编码器线数设定值，如果是，则判断为编码器Z相缺码。
[0020]优选地，所述多码故障检测单元在编码器产生Z相上升沿时去判断编码器A相和B相缺码计数是否均大于缺码次数阈值并且A相和B相的相邻两圈脉冲计数值是否不相等，如果是，则判断为Z相多码。
[0021]优选地，所述FPGA模块还包括故障优先级区分单元，所述故障优先级区分单元对断线故障检测或者多码故障检测优先等级进行设置。
[0022]优选地，所述FPGA模块还包括线数配错检测单元，所述线数配错检测单元在编码器产生Z相上升沿时去判断编码器A相和B相缺码计数是否均大于缺码次数阈值或者编码器A相和B相多码计数是否均大于多码次数阈值，并且编码A相和B相的相邻两圈脉冲计数值是否相等，如果是，则判断为线数配错检测逻辑。
[0023]采用上述电路及方法之后，基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法包括：增量式编码器输出的信号经过信号处理模块处理，所述信号处理模块将增量编码器输出的信号转化为一对反向信号输入至FPGA模块，通过FPGA模块对增量式编码器进行故障检测，FPGA模块包括断线故障检测单元及多码故障检测单元；所述多码故障检测单元检测到编码器A相的信号的上升沿或下降沿时A相脉冲计数加1，同时当检测到编码器Z相信号的上升沿时A相脉冲计数清0，在编码器Z相的上升沿时去判断编码器A相脉冲计数是否大于编码器线数阈值上限，如果是，则编码器A相多码计数加1，当编码器A相多码计数等于多码次数阈值时，判断为A相多码故障；所述断线故障检测单元根据编码器A相、B相及Z相各对反向信号对编码器A相、B相及C相连接是否断线进行判断；其中，所述多码故障检测单元在FPGA模块基础上并行对编码器的A相B相缺码进行检测，该基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法即能降低电路复杂度，又能提高故障实时性和增加故障检测种类、并且可以并行对多相进行故障检测。
附图说明
[0024]图1为基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法的控制电路图；
[0025]图2是本专利技术基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法的A相多码故障检测的流程图；
[0026]图3是本专利技术基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法的A相缺码故障检测的流程图；
[0027]图4是本专利技术基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法的Z相缺码故障检测的流程图；
[0028]图5是本专利技术基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法的Z相多码故障检测的流程图；
[0029]图6为本专利技术基于FPGA的增量式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法，其特征在于，增量式编码器输出的信号经过信号处理模块处理，所述信号处理模块将增量编码器输出的信号转化为一对反向信号输入至FPGA模块，通过FPGA模块对增量式编码器进行故障检测，FPGA模块包括断线故障检测单元及多码故障检测单元；所述多码故障检测单元检测到编码器A相的信号的上升沿或下降沿时A相脉冲计数加1，同时当检测到编码器Z相信号的上升沿时A相脉冲计数清0，在编码器Z相的上升沿时去判断编码器A相脉冲计数是否大于编码器线数阈值上限，如果是，则编码器A相多码计数加1，当编码器A相多码计数等于多码次数阈值时，判断为A相多码故障；所述多码故障检测单元检测到编码器B相的信号的上升沿或下降沿时B相脉冲计数加1，于此同时当检测到编码器Z相信号的上升沿时B相脉冲计数清0，在编码器产生Z相上升沿时去判断编码器B相脉冲计数是否大于编码器线数阈值上限，如果是，则编码器B相多码计数加1，当编码器B相多码计数等于多码次数阈值时，判断为B相多码故障；所述断线故障检测单元根据编码器A相、B相及Z相各对反向信号对编码器A相、B相及C相连接是否断线进行判断；其中，所述多码故障检测单元在FPGA模块上并行对编码器的A相B相缺码进行检测。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的增量式编码器故障诊断方法，其特征在于，所述断线故障检测单元根据编码器A相、B相及Z相各对反向信号对编码器A相、B相及C相连接是否断线进行判断具体为：所述断线故障检测单元对编码器A相输入的一对反向信号a+或a
‑
，B相输入的一对反向信号b+或b,Z相输入的一对反向信号z+或z
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进行故障检测判断，当A相的反相信号a+或a
‑
不为1时，则A相为连接故障；当B相的反相信号b+或b
‑
不为1时，则B相为连接故障；当C相的反相信号c...

【专利技术属性】
技术研发人员：周党生，刘伟，秦志，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：