测距传感器性能评估与故障诊断方法研究

发布时间：2021-12-31 00:11

　　针对工业生产系统中传感器由于长期处于恶劣环境下,导致传感器易失效的问题,提出了一种基于标准不确定度的传感器性能评估和故障诊断方法。以方矩管生产过程为研究对象,首先,通过硬件测试实验选用磁栅尺和编码器作为测距传感器,研究并设计了轧辊位置自动调整系统,将轧辊定位精度提高至±1 mm以内;然后,利用小波滤波对传感器输出序列进行去噪处理,并结合神经网络进行输出序列预测;最后,利用预测值与实际测量值的残差计算标准不确定度,通过判断不确定度大小实现测距传感器故障诊断,以及对测距传感器实时性能的评估。通过模拟精度下降故障传感器实验表明,该方法故障检测准确率可达90%以上,表明该方法的有效性。 

【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(10)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

硬件冗余方法示意图

综合勘察现场情况,选用磁栅尺作为测距传感器,其具有防水、防油、安装空间小的特点,适用于该工业现场环境[14]。磁栅尺传感器结构如图2所示。其中,磁头型号MSR5000,为高密封防尘型,分辨率20 μm,输出形式为高速计数脉冲,外形尺寸30 mm×50 mm×10 mm,适合安装在狭小环境中,现场测量范围在500 mm以内。除了磁栅尺之外,增量式旋转编码器的输出值也具有较高的准确率,同样适用于现场完成测距功能。编码器将角位移转换成电信号,当其与被测物通过法兰盘、联轴器连接后,可以直接测量被测物的角位移[15]。根据现场情况,三相异步电机传动轴的突出部分适合安装,该位置位于机壁外,没有水和油污。满足编码器对于工作环境的要求。

根据表1的硬件筛选结果,选用增量式旋转编码器作为磁栅尺的冗余部件。整个系统的硬件结构如图3所示。该系统以PLC为核心,选用西门子S7-1500PLC作为主站控制器,选用西门子S7-200SMART作为从控制器,分别完成对电机的顺序控制和对多个传感器的数据采集,主从PLC之间采用PROFINET总线通信,完成数据交换[16]。磁栅尺和编码器两种测距传感器输出信号均为A/B相脉冲信号,采用DAQM-4302高速计数采集模块对数据进行采集;选用欧姆龙接近开关标定零点位置。

【参考文献】：
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本文编号：3559241