CN102849634A - 基于plc的吊机旋转限位设定系统 - Google Patents

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Inventor
徐宏
陈晓萍
王庆辉
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Dys Bo Hai Machinery Equipment (dalian) Co Ltd
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Dys Bo Hai Machinery Equipment (dalian) Co Ltd
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Abstract

本发明涉及船舶吊机的旋转限位系统，具体讲是涉及基于PLC的吊机旋转限位设定系统，其增设了PLC系统，只需要在限制区域的左右两端，轻触人机截面的设定模块，便可完成；整个设定时间不超过5分钟，且可以多次随意修改，无须焊接，制作新的其它部件；避免了因为各船设备和船体结构布置不尽相同，所以必须有针对性的对限位挡板进行角度、高度、选位焊接，增加设计工作量和在进行多个区域限制时，必须判定吊机是在限位区域内还是区域外；必须判定吊机进入限位区域的方向（从左还是从右进入）；必须判定所进入区域号，因为不同的限位区域对应不同的仰角高度的问题。

Description

基于PLC的吊机旋转限位设定系统
技术领域
    本发明涉及船舶吊机的旋转限位系统，具体讲是涉及基于PLC的吊机旋转限位设定系统。
现有技术
    因为船上空间局限，各种使用装备以及船体结构布置非常紧凑。出于安全因素的考虑，各船级社对船舶吊机受制于安装部位以及附近固定或非固定障碍的情况下，必须增加强制性的自动限位功能，功能分为完全限制和区域限制两种。完全限制就是吊机在任何工作条件下，都不允许进入该旋转区域的限制；区域限制为仅当吊机臂架仰角高于某一角度时，才能旋转进入区域的限制，且进入该区域后，臂架仰角不能低于条件高度。现有的限位实现方式为根据船体布置图，预先对应在有障碍的限位区焊接限位挡板，并选用液压或电气限位开关感应区域边界，实现限位停止功能。 
现有的限位方式存在着的不足：
1）非标准化：因为各船设备和船体结构布置不尽相同，所以必须有针对性的对限位挡板进行角度，高度，选位焊接，增加设计工作量。
2）多区域限位设计困难：在进行多个区域限制时，必须判定吊机是在限位区域内还是区域外；必须判定吊机进入限位区域的方向（从左还是从右进入）；必须判定所进入区域号，因为不同的限位区域对应不同的仰角高度。
3）现场修改缺乏灵活性：首先，在设计时，设计员必须准确的设计出限位挡板尺寸和限位开关位置。其次，在船厂安装时必须严格按照图纸所标方向/角度安装，否则将与实际要求不符。而由于吊机基座大部分为圆柱形，船厂安装时忽略了限位问题，导致基座虽然焊接上了，但限位挡板却偏离了设计方向。最后，由于船体修改或是船东/船级社的原因，需要增加或修改限制区域的范围或数量。
发明内容
鉴于现有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种基于PLC的吊机旋转限位设定系统，其控制简单、灵活、可靠和准确。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种基于PLC的吊机旋转限位设定系统，其主要包括：增量脉冲编码器、接近开关、PLC系统和人机界面，增量脉冲编码器安装在吊机的旋转马达的齿轮圈底部，通过一个柔性片连接，接近开关安装在主臂架轴上，其特征在于：其工作过程为：
第一步：通过人机界面的触摸板设定限位区域角度；
第二步：打开接近开关，根据两个区域吊装半径计算出对应的角度位置，初步调整好触发角度；
第三步：计算脉冲：检测A，B脉冲的每一个上升沿和下降沿，并通过出A，B脉冲的先后顺序，判断吊机的旋转方向；当吊机从左向右转时，对检测到的脉冲做加法计算，反之，做减法运算；
第四步：设定一个原点，此时对应的脉冲数为0，当吊机从设定原点转动一圈后，回到原点位置；其脉冲数将复位为0；脉冲最大计数为大小齿圈齿数比乘以一百，当脉冲数达到最大计数时，自动复位；
第五步：区域设定：通过触摸屏，将需要设定区域两端对应的脉冲数传送给PLC，并保存在PLC里；最多可设置三个限位区域；可随意设置，但各设定区域之间不得有交集；
第六步：状态判断：首先通过脉冲数的变化可以判断出吊机旋转方向。通过比较脉冲数可以知道吊机是否在限位区域内或外；
第七步：逻辑输出：当从左向右靠近限位区域时，吊机不能继续右转，PLC输出信号，打开液压系统的电磁阀泄流，动作截止，通过条件为臂架抬高到条件高度，此时电磁阀关闭，动作正常；当从右向左靠近，同理。
所述增量脉冲编码器的供电电源为4.5-30V DC，脉冲为25ppr，A，B两列矩形脉冲，相位差为90度。
所述接近开关为常开触点输出，探测距离10mm。
本发明具有的有益效果是：其增设了PLC系统，只需要在限制区域的左右两端，轻触人机截面的设定模块，便可完成；整个设定时间不超过5分钟，且可以多次随意修改，无须焊接，制作新的其它部件；避免了因为各船设备和船体结构布置不尽相同，所以必须有针对性的对限位挡板进行角度、高度、选位焊接，增加设计工作量和在进行多个区域限制时，必须判定吊机是在限位区域内还是区域外；必须判定吊机进入限位区域的方向（从左还是从右进入）；必须判定所进入区域号，因为不同的限位区域对应不同的仰角高度的问题。
附图说明
图1是T3000系列伙食吊的整体布局图；
图2是甲板平面图；
图3是实施例1的主菜单；
图4是实施例1参数设定选取菜单；
图5是实施例1旋转区域设定菜单。
具体实施方式
一种基于PLC的吊机旋转限位设定系统，其主要包括：增量脉冲编码器、接近开关、PLC系统和人机界面，增量脉冲编码器安装在吊机的旋转马达的齿轮圈底部，通过一个柔性片连接，接近开关安装在主臂架轴上，其特征在于：其工作过程为：
第一步：通过人机界面的触摸板设定限位区域角度；
第二步：打开接近开关，根据两个区域吊装半径计算出对应的角度位置，初步调整好触发角度；
第三步：计算脉冲：检测A，B脉冲的每一个上升沿和下降沿，并通过出A，B脉冲的先后顺序，判断吊机的旋转方向；当吊机从左向右转时，对检测到的脉冲做加法计算，反之，做减法运算；
第四步：设定一个原点，此时对应的脉冲数为0，当吊机从设定原点转动一圈后，回到原点位置；其脉冲数将复位为0；脉冲最大计数为大小齿圈齿数比乘以一百，当脉冲数达到最大计数时，自动复位；
第五步：区域设定：通过触摸屏，将需要设定区域两端对应的脉冲数传送给PLC，并保存在PLC里；最多可设置三个限位区域；可随意设置，但各设定区域之间不得有交集；
第六步：状态判断：首先通过脉冲数的变化可以判断出吊机旋转方向。通过比较脉冲数可以知道吊机是否在限位区域内或外；
第七步：逻辑输出：当从左向右靠近限位区域时，吊机不能继续右转，PLC输出信号，打开液压系统的电磁阀泄流，动作截止，通过条件为臂架抬高到条件高度，此时电磁阀关闭，动作正常；当从右向左靠近，同理。
实施例1
下面以大连造船重工建造的T3000系列伙食吊为例子，做一说明。
首先，确安装各部件，并连接电缆；系统上电，进入人机界面主菜单；SLEW后面为实际脉冲计数。Sector后面的箭头出现时，表示对应的动作允许，如箭头位为黑色方块，表明动作被截止。1，2，3数字对应设定的三个限位区域，如果该区域被激活，将显示这三个数字，如果未被激活，将显示数字0。
操作者按PARAMETERS菜单，进入参数设定菜单，并选择slew后，输入相应密码后，将进入需要的设置页面；将吊机臂架抬起到足够高度，该高度大于所有需要设定区域高度中的最大高度。在需要设定限位区域外任意选一点，做为零点（原点），按住倒数第二排slew counts前面的reset三秒种，slew counts后面的脉冲数自动变为零。然后，将吊机旋转到对应的边界位置。举一个例子，我们要设定区域1的左边界，那就把吊机转到这个位置，然后按住slew sector 1 的left后的set键三秒中，这时set前面的脉冲数自动变为对应的实际脉冲数。同理，我们可以设置其区域的左右边界。当我们要取消一个区域时，我们可按住区域设置后的reset键三秒。这样，我们就会在主菜单上看到对应的区域数字为0，而不是1或2或3；当设置完所有参数后，按BACK返回主菜单。

Claims (3)

1.一种基于PLC的吊机旋转限位设定系统，其主要包括：增量脉冲编码器、接近开关、PLC系统和人机界面，增量脉冲编码器安装在吊机的旋转马达的齿轮圈底部，通过一个柔性片连接，接近开关安装在主臂架轴上，其特征在于：其工作过程为：
第一步：通过人机界面的触摸板设定限位区域角度；
第二步：打开接近开关，根据两个区域吊装半径计算出对应的角度位置，初步调整好触发角度；
第三步：计算脉冲：检测A，B脉冲的每一个上升沿和下降沿，并通过出A，B脉冲的先后顺序，判断吊机的旋转方向；当吊机从左向右转时，对检测到的脉冲做加法计算，反之，做减法运算；
第四步：设定一个原点，此时对应的脉冲数为0，当吊机从设定原点转动一圈后，回到原点位置；其脉冲数将复位为0；脉冲最大计数为大小齿圈齿数比乘以一百，当脉冲数达到最大计数时，自动复位；
第五步：区域设定：通过触摸屏，将需要设定区域两端对应的脉冲数传送给PLC，并保存在PLC里；最多可设置三个限位区域；可随意设置，但各设定区域之间不得有交集；
第六步：状态判断：首先通过脉冲数的变化可以判断出吊机旋转方向。通过比较脉冲数可以知道吊机是否在限位区域内或外；
第七步：逻辑输出：当从左向右靠近限位区域时，吊机不能继续右转，PLC输出信号，打开液压系统的电磁阀泄流，动作截止，通过条件为臂架抬高到条件高度，此时电磁阀关闭，动作正常；当从右向左靠近，同理。
2.根据权利要求1所述的基于PLC的吊机旋转限位设定系统，其特征在于：所述增量脉冲编码器的供电电源为4.5-30V DC，脉冲为25ppr，A，B两列矩形脉冲，相位差为90度。
3. 根据权利要求1所述的基于PLC的吊机旋转限位设定系统，其特征在于：所述接近开关为常开触点输出，探测距离10mm。
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