专利名称：一种无测速表的转速和差速测量方法
技术领域：
本发明涉及一种计数器的测量方法，特别是一种同时进行转速和差速 测量的方法。
背景技术：
在有二个旋转体同轴同向旋转，且有相互密切关联的场合，常常需要 测量其中一个旋转体的转速，同时又要测量该两个旋转体之间的转速差(以 下简称差速)。
例如，广泛应用在污水处理系统中的离心机就需要测量其转鼓的转速，
以及转鼓与转子之间的差速。(见图4)
图4给出的是这类测速的典型例子。PLC主要负责整个系统的控制， 其中要用到转速和差速。在转鼓与转子的测量部位，按圆周均匀分布有3 个凹槽，每旋转一周传感器可测到3个脉冲，测速表根据传感器测得的脉 冲，计算出实时的转速和差速，并在数码显示器上显示。同时，测速表把 转速和差速进行D/A转换，以模拟量的方式向PLC传送转速和差速信号， 在PLC中再由A/D模块把模拟量转换成数字量，然后触摸屏显示出转速和 差速。
不难发现这个系统中使用现存的测速表，测速表除了显示转速和差速 外，经过转换后径PLC还在触摸屏上显示。这就产生了一个问题，那就是 测速表上显示的数据与触摸屏上显示的数据始终对不拢，其原因就在于传 输过程中先D/A再A/D转换造成的，因为，数据每转换一次精度就会下降 一次，再加上模拟量难以克服的漂移，等等，最终造成了两个显示数据的 对不拢。
另外还有一个致命弱点，由脉冲测速原理可知，在单位时间内测到的脉冲数越多，测速精度就越高。换句话说这种测速表适合于高速段使用，
例如2000转/分或更高，对于只有几十到几百转/分的低速就无能为力，在 低速段会因数据剧烈跳动而无法使用。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种无测速表的转速和差速测量的方法，既 克服测速表上显示的数据与触摸屏上显示的数据始终对不拢的缺陷，同时 也能使其适用于几十到几百转/分的低速转动的检测。
这种同时进行转速和差速测量的方法，其特征在于将分别设置在转 鼓1和转子2上的传感器3-1和传感器3-2所采集的信号，直接输入带有高 速计数器的PLC处理器4-1 ，而后又经该PLC输出至触摸显示屏5。
所述的PLC处理器为自带二路高速计数器HSC0和HSC1的Rockwell 的MicroLogix1500处理器。
采用脉冲法测量高速段的转速，用周期法测量低速段的转速。
根据以上技术方案提出的这种同时进行转速和差速测量的方法，由于 采用带高速计数器的PLC处理器替代测速表，把测速表的测速功能合并给 PLC，使该PLC除了负责系统的常规控制外，充分挖掘其潜能，还承担测 速功能。利用PLC强大的编程指令、定时中断调用功能，以及高度的编程 灵活性，采用脉冲法测速(分管高速段)和周期法测速(分管低速段)分 段控制，使高速段与低速段都有良好的测速精度和稳定性。本文提出一种 革除测速表的方法，可彻底解决上述弊端，同时线路也简单。
附图1为本发明的测速方法过程示意附图2为在相同采样周期T内测到的不同脉冲数示意附图3为采用8分频的周期法测速示意图；附图4为传统测速方法过程示意图
具体实施例方式
如附图1所示的这种无测速表的转速和差速测量方法，它是对现有同功 能测试方法的一种创造性改进。
这种无测速表的转速和差速测量方法，其特征在于将分别设置在转 鼓1和转子2上的传感器3-1和传感器3-2所采集的信号，直接输入带有高 速计数器的PLC处理器4-1，而后又经该PLC输出至触摸显示屏5。
所述的PLC处理器为自带二路高速计数器HSC0和HSC1的Rockwell 的MicroLogix1500处理器。
采用脉冲法测试高速段的转速，用周期法测试低速段的转速。
本发明提出的测速方法及原理描述如下
市场上常用品牌的PLC都有高速计数模块可选，如果选用Rockwell 的MicroLogix1500，其基本模块上就自带二路高速计数器(HSCO和HSC1 )， 刚好可以用来测量二路转速。
测速方法分为脉冲法和周期法。所谓脉冲法就是以单位时间内测到的 脉冲数来计算转速，先计算二路转速，再计算差速；而所谓周期法是测量 相邻二个脉冲之间的时间间隔，即周期，然后根据周期计算出转速，同理， 知道了二路转速，即可计算出差速。
PLC的高速计数器是一种基于硬件的软件可控的计数器，它既独立于 CPU运行，满足了实时性，又可让程序随时读取其中的数据和控制，这一 特性满足了数字测速的基本条件。再利用PLC灵活可调的定时中断功能， 就可以方便地调整定时中断的时间，以适应脉冲法与周期法的应用。
1.脉冲法
图三表示在固定的采样周期T内，由于转速的高低不同所采到的脉冲 数不同的情况。知道了单位时间T内采到的脉冲数f，就知道了转速。 由于每3个脉冲代表1转，如果T选择为ls，则转速公式
5W = ^L = 20/..........(采样周期r-")
其中单位 — r/min， / 一 i/s。 2.周期法
周期法的关键是测量二个相邻脉冲间的时间间隔(周期)，如何实现周 期的测量呢？本方法是利用PLC的定时中断功能来实现。对于 MicroLogix1500系列PLC来说，定时中断最小时间可设定为lms，也就是 说每1ms就产生1次中断调用，执行1次子程序，在子程序中安排一个计 数器，每调用1次，计数器累加一次，同时通过第一个转速脉冲的上升沿 控制计数器开始计数，并在下一个转速脉冲的上升沿读取计数器的数值并 清零，计数器周而复始被计数、读取、清零。由于中断调用时间间隔是lms， 在计数器中最终被读取的值，就是二个相邻脉冲间的时间间隔，即周期。 假设计数器最大值为100，就表示所测的周期是100ms。有了周期就不难计 算出转速，进而计算出差速了。
这里还有一个问题，就是转速不高不低怎么办？其实速度在中间段时， 不管是脉冲法还是周期法，都可以适当降低测速灵敏度的办法来提高测速 精度。对于脉冲法很简单，只要适当加大采样周期就可提高测速精度，这 里不再赘述；对于周期法可以用分频法来加长测量时间(见图3)。
在这里为了测到足够多的时基脉冲，可对转速脉冲分频(本例为8分 频)，目的是拉长测量时间，以便有更多的脉冲被记录下来。得到脉冲数P 后除4，便是相邻脉冲间的时基脉冲数P，，由于时基周期为lms，所以脉冲 数就是ms数。速度计算公式为60x1032xl04… .、 w =-^~ =-;~.........(〃min)
3户 P
3.脉冲法和周期法的切换点 这个问题比较简单，要求得切换点，只要把以上二种测速法的计算公 式联立，由于这时候两种测速法转速和脉冲数相等，就可以求得切换点时 的速度"《了，这里同样不再赘述。
权利要求
1、一种无测速表的转速和差速测量方法，其特征在于将分别设置在转鼓(1)和转子(2)上的传感器(3-1)和传感器(3-2)所采集的信号，直接输入带有高速计数器的PLC处理器(4-1)，而后又经该PLC输出至触摸显示屏(5)。
2、 如权利要求1所述的一种无测速表的转速和差速测量方法，其特征 在于:所述的PLC处理器为自带二路高速计数器HSC0和HSCl的Rockwell 的MicroLogix1500处理器。
3、 如权利要求1所述的一种无测速表的转速和差速测量方法，其特征 在于采用脉冲法测量高速段的转速，用周期法测量低速段的转速。
全文摘要
本发明涉及的这种无测速表的转速和差速测量方法，其特征在于将分别设置在转鼓和转子上的传感器和传感器所采集的信号，直接输入带有高速计数器的PLC处理器，而后又经该PLC输出至触摸显示屏；所述的PLC处理器为自带二路高速计数器HSC0和HSC1的Rockwell的MicroLogix1500处理器；采用脉冲法测量高速段的转速，用周期法测量低速段的转速。由于采用带高速计数器的PLC处理器替代测速表，把测速表的测速功能合并给PLC，使该PLC除了负责系统的常规控制外，充分挖掘其潜能，还承担测速功能。利用PLC强大的编程指令、定时中断调用功能，以及高度的编程灵活性，采用脉冲法测速(分管高速段)和周期法测速(分管低速段)分段控制，使高速段与低速段都有良好的测速精度和稳定性。
文档编号G01P3/489GK101424695SQ200710047648
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者严正荣, 炯 陆, 陆中华, 韦黎明 申请人:上海市离心机械研究所有限公司