一种基于接近开关的旋转部件测速方法技术

一种基于接近开关的旋转部件测速方法，在旋转部件上固定有挡块，接近开关固定在旋转部件的外部，并通过输入模块与PLC连接；旋转部件旋转时，挡块周期地靠近接近开关，使PLC得到交替排列的0/1信号；在PLC内写入有测速程序，测速时，测速程序执行以下步骤：S1：通过0/1信号对旋转部件的旋转圈数进行计数；S2：通过滤波公式对计数值做滤波处理；S3：由近似求导公式求得旋转部件的转速。本测速算法在不使用高速计数器模块的前提下，利用接近开关和可灵活设置的挡块实现了对旋转部件的准确测速。本测速算法不需要使用昂贵的编码器或高速计数器模块，极大地降低了成本。而且挡块可以灵活设置，具有环境适应能力强、性能稳定、频率响应快等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于接近开关的旋转部件测速方法


[0001]本专利技术涉及检测与控制
，尤其是涉及一种基于接近开关的旋转部件测速方法。

技术介绍

[0002]在工业设备上，通常使用编码器来实现旋转设备的精确测速。但是在某些不具备编码器使用的场合，或者对测速精度要求不高的工业应用场景，需要一种尺寸小、成本低、安装简单、对硬件要求低的测速装置。
[0003]接近开关[1]因其尺寸小，成本低，安装简单等原因，广泛应用于工业控制系统中。许多工程技术人员将机械结构与电气控制系统相结合，开发了一系列基于接近开关的测速仪。文献[2]公开了一个具有n个缺口的套圈跟随减速机输出轴旋转，控制系统记录单位时间内的脉冲数，从而计算出减速机输出端的转速。但是，受制于PLC控制器的扫描周期，在测量对象的转速较高时，部分脉冲信号可能丢失，从而影响该装置的测量精度。文献[3]用接近开关感应测速齿盘，并将信号接入三菱PLC高速计数器模块，实现了水轮发电机转速的冗余测量，但是该方法需要用到高速计数器端口，普通的I/O模块具有一定的局限性。
[0004]因此，上述装置和方法还需要进行改进。
[0005]本专利技术参考的文献如下：
[0006][1]邓重一,接近开关原理及其应用[J],自动化博览,2003(05):35
‑
38；
[0007][2]杨超武,包勇超,李文,一种新型接近开关测速仪的设计[J],重型机械,2018(02):43
‑
45；
[0008][3]王子豪,王晓罡,接近开关在基于PLC控制的水轮发电机测频中的应用[J],小水电,2020(03):47
‑
49。

技术实现思路

[0009]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种基于接近开关的旋转部件测速方法，其目的在于：
[0010]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种基于接近开关的旋转部件测速方法，在旋转部件上固定有挡块，接近开关固定在旋转部件的外部，并通过输入模块与PLC连接；旋转部件旋转时，挡块周期地靠近接近开关，使PLC得到交替排列的0/1信号；在PLC内写入有测速程序，测速时，测速程序执行以下步骤：
[0012]S1：通过0/1信号对旋转部件的旋转圈数进行计数；
[0013]S2：通过滤波公式(1)对计数值做滤波处理；
[0014][0015]式中，为采样时间，为上一时刻的采样时间，为时刻滤波器接收的计数值，为时刻经滤波处理后的计数值，为程序扫描周期，为设置的滤波时间；
[0016]S3：由公式(2)求得旋转部件在时刻的转速nk；
[0017]n
k
＝(1/T
s
)
×
[C
f
(k)
‑
C
f
(k
‑
1)]。
ꢀꢀ
(2)
[0018]进一步地改进技术方案，所述旋转部件为轴类部件，所述挡块为半圆或半环性的挡块，挡块固定在轴类部件的端面或外圆面上。
[0019]进一步地改进技术方案，挡块与旋转部件分体固定连接，或一体加工成型。
[0020]进一步地改进技术方案，所述轴类部件的线速度Vk为：
[0021][0022]式中，d为轴类部件的直径。
[0023]进一步地改进技术方案，所述轴类部件的行程S为：
[0024][0025]进一步地改进技术方案，挡块靠近接近开关时，接近开关得到感应信号，此时PLC得到输入的信号为1；挡块远离接近开关时，接近开关得不到感应信号，此时PLC得到输入的信号为0。
[0026]进一步地改进技术方案，所述测速程序包含有测速程序模块f，测速程序模块f内含有公式(1)和(2)的计算程序；设旋转部件的转速为n，则有：
[0027]n＝f(In,T
s
,T
f
)
ꢀꢀ
(5)
[0028]式中，为0/1信号。
[0029]进一步地改进技术方案，所述测速程序模块f内还含有计数器，计数器在上升沿时加1。
[0030]进一步地改进技术方案，重复调用测速程序模块f，分别得到旋转部件在In上升沿时的转速n
p
，以及旋转部件在In下降沿时的转速n
N
，然后对转速n
p
和转速n
N
求平均值，得到旋转部件的转速n。
[0031]由于采用上述技术方案，本测速算法具有如下有益效果：
[0032]本测速算法在不使用高速计数器模块的前提下，利用接近开关和可灵活设置的挡块实现了对旋转部件的准确测速。
[0033]与现有技术相比，本测速算法不需要使用昂贵的编码器或高速计数器模块，极大地降低了成本。而且，挡块可以灵活设置，具有环境适应能力强、性能稳定、频率响应快、应用寿命长等优点。
附图说明
[0034]图1示出的是挡块在轴类部件上的一种安装形式示意图。
[0035]图2示出的是挡块在轴类部件上的另一种安装形式示意图。
[0036]图3示出的是各测速装置的测速曲线对比图。
[0037]图中：1、挡块；2、轴类部件；3、接近开关；4、编码器测速曲线；5、激光测速曲线；6、接近开关测速曲线。
具体实施方式
[0038]下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。还需要说明的是，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0039]实施例1：
[0040]一种基于接近开关的旋转部件测速方法，用于对轴类旋转部件的测速。
[0041]图1示出的是挡块1在轴类部件22上的一种安装形式示意图。在本实施例中，旋转部件为具有回转特征的轴类部件22。具体的，该轴类部件22为直径240mm的辊子。挡块1为半环性的挡块1，挡块1通过螺钉固定在轴类部件22的端面上。接近开关3固定在轴类部件22的外部，并与挡块1相对设置。值得注意的是，挡块1也可以半圆形。
[0042]图2示出的是挡块1在轴类部件22上的另一种安装形式示意图。由图2可知，挡块1也可以设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于接近开关的旋转部件测速方法，其特征是：在旋转部件上固定有挡块，接近开关固定在旋转部件的外部，并通过输入模块与PLC连接；旋转部件旋转时，挡块周期地靠近接近开关，使PLC得到交替排列的0/1信号；在PLC内写入有测速程序，测速时，测速程序执行以下步骤：S1：通过0/1信号对旋转部件的旋转圈数进行计数；S2：通过滤波公式(1)对计数值做滤波处理；式中，k为采样时间，k
‑
1为上一时刻的采样时间，C(k)为k时刻滤波器接收的计数值，C
f
(k)为k时刻经滤波处理后的计数值，T
s
为程序扫描周期，T
f
为设置的滤波时间；S3：由公式求得旋转部件在k时刻的转速n
k
；n
k
＝(1/T
s
)
×
[C
f
(k)
‑
C
f
(k
‑
1)]。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)2.如权利要求1所述的一种基于接近开关的旋转部件测速方法，其特征是：所述旋转部件为轴类部件，所述挡块为半圆或半环性的挡块，挡块固定在轴类部件的端面或外圆面上。3.如权利要求1或2所述的一种基于接近开关的旋转部件测速方法，其特征是：挡块与旋转部件分体固定连接，或一体加工成型。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌亮，韩晓磊，张维峰，梁安详，李宝锋，董春阳，王向平，康宗现，赵佳乐，
申请(专利权)人：河南中孚高精铝材有限公司，
类型：发明
国别省市：