CN103068715A - 互连吊车的控制 - Google Patents

Abstract

一种起重吊车装置，包括第一起重吊车（11），第一起重吊车的驱动设备，第二起重吊车（12），第二起重吊车的驱动设备，和控制系统，第一起重吊车（11）连接到第二起重吊车（12），第一起重吊车的驱动设备和第二起重吊车的驱动设备两者均包括电动机，控制系统适于接收用于互连的第一起重吊车（11）和第二起重吊车（12）的初步速度参考值（n_ref），并通过使用包括初步速度参考值（n_ref）的初始数据形成第一起重吊车（11）的最终速度参考值（n_{ref_A_fin}）。在形成最终速度参考值（n_{ref_A_fin}）中，控制系统适于使用通过下式计算的起重吊车系数K_rb，

其中T_{A_nom}=第一起重吊车的电动机的额定扭矩，T_{B_nom}=第二起重吊车的电动机的额定扭矩，v_{A_nom}=第一起重吊车的额定速度，v_{B_nom}=第二起重吊车的额定速度，m_TA=第一起重吊车的固定负载，m_TB=第二起重吊车的固定负载，m_LA=第一起重吊车的载荷，m_LB=第二起重吊车的载荷。

Description

互连吊车的控制

背景技术

本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分的起重吊车装置（hoist trolley assembly）。

有时需要在起重吊车装置增加辅助起重设备，该辅助起重设备具有比主起重设备更快的起重速度但更低的起重能力。做到这一点的一种方式是将两个起重机放置在相同的起重吊车中。这是昂贵的并且需要针对两个起重设计的特定起重吊车。另外，辅助起重设备可以放置在分离的起重吊车中而不具有驱动设备。该分离的起重吊车则机械地连接到主起重吊车。这种解决方案昂贵并且制造方式笨拙，因为其实现需要用于该目的准确设计的特定部分。此外，不需要驱动设备的主起重吊车和辅助起重吊车在它们的行进路线上放置的顺序影响难于改变的起重吊车的供电设备。

具有较小的起重能力的辅助起重设备同样可放置在具有其自己的驱动设备的起重吊车中。在这种设置中辅助起重吊车运送重载荷的情况会产生问题。当起重吊车电机的扭矩大小相等时，主起重吊车车轮的摩擦力未必是充足的，并且它们可能开始滑动。滑动会损坏车轮和车轮的载体两者，其中该载体例如可以是轨道。此外如果位置测量传感器连接到滑动的车轮，则丢失任意位置测量信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括装备有其自己的驱动设备的互连起重吊车的起重吊车装置，在其中解决了由载荷的不利分配导致的起重吊车的滑动问题。本发明的目的通过在独立权利要求中公开的内容表征的起重吊车装置实现。本发明优选的实施例在从属权利要求中公开。

本发明基于以下事实，起重吊车装置的控制系统适于通过利用起重吊车电动机的额定扭矩，起重吊车的额定速度，和起重吊车总质量的实际值产生最终的速度参考值。

本发明的起重吊车装置具有以下优点，即使在起重吊车之间不平衡地分开载荷，起重吊车的车轮也不会滑动。

附图说明

现在将通过优选实施例以及参考附图在更多细节上描述本发明，其中：

图1示出互连的起重吊车；

图2是根据本发明实施例的起重吊车装置的控制系统的框图；以及

图3是根据本发明另一个实施例的起重吊车装置的控制系统的框图。

具体实施方式

图1示出互连的第一起重吊车11和第二起重吊车12，这样第一起重吊车11和第二起重吊车12被设置为以相同的速度移动。第一起重吊车11和第二起重吊车12被设置为一个接一个的移动。第一起重吊车11和第二起重吊车12每一个包括四个车轮，依靠这些车轮第一起重吊车11和第二起重吊车12被设置为在轨道80上移动。第一起重吊车11的固定负载为mTA而第一起重吊车11的载荷为mLA。第二起重吊车12的固定负载为mTB而第二起重吊车12的载荷为mLB。

根据本发明的一个实施例，起重吊车装置包括根据图1互连的起重吊车，每一个相连的起重吊车的驱动设备，根据图2被设置为控制每一个相连的起重吊车的驱动设备的控制系统。第一起重吊车11和第二起重吊车12两者的驱动设备均包括电动机。第一起重吊车11的起重能力充分高于第二起重吊车12的起重能力。例如，第一起重吊车11的起重能力可以为100吨而第二起重吊车12的起重能力可以为20吨。控制系统被设置为接收来自连接到第一起重吊车11的车轮的位置测量传感器14的关于互连的起重吊车位置的信息。

图2的控制系统包括可编程逻辑控制器PLC，第一变频器FC1，和第二变频器FC2。第一变频器FC1包括第一限制块21和第一速度控制器31。第二变频器FC2包括第二限制块22和第二速度控制器32。

可编程逻辑控制器PLC适于接收互连的第一11和第二起重吊车12的初步速度参考值n_ref以及关于第一起重吊车11的载荷m_LA和第二起重吊车12的载荷m_LB的信息。可编程逻辑控制器PLC可适于接收例如来自用户界面装置的初步速度参考值n_ref，例如设置为通过操作者移动的控制杆。例如可从相应的载荷传感器接收到关于第一起重吊车11的载荷m_LA和第二起重吊车12的载荷m_LB的信息。

可编程逻辑控制器PLC同样适于存储关于第一起重吊车的额定速度v_{A_nom}，第二起重吊车的额定速度v_{B_nom}，第一起重吊车的固定负载m_TA，第二起重吊车的固定负载m_TB，第一起重吊车的电动机的额定扭矩T_{A_nom}，第二起重吊车的电动机的额定扭矩T_{B_nom}，第一起重吊车电动机的额定滑动相对值S_{A_nom}，第二起重吊车电动机的额定滑动相对值S_{B_nom}的信息，该信息包括起重吊车装置特定的固定值。

可编程逻辑控制器PLC适于通过使用如下等式基于第一起重吊车的额定速度v_{A_nom}，第二起重吊车的额定速度v_{B_nom}和初步速度参考值n_ref定义第一起重吊车的初步速度参考值n_refA，

$n_{\mathrm{refA}}=\frac{\min (v_{A\_\mathrm{nom}},v_{B\_\mathrm{nom}})}{v_{A\_\mathrm{nom}}}\·n_{\mathrm{ref}},$

其中“min()”为返回最小初始值的函数。相应地，可编程逻辑控制器PLC适于通过使用如下等式定义第二起重吊车的初步速度参考值n_refB，

$n_{\mathrm{refB}}=\frac{\min (v_{A\_\mathrm{nom}},v_{B\_\mathrm{nom}})}{v_{B\_\mathrm{nom}}}\·n_{\mathrm{ref}}.$

除了初步速度参考值n_refA和n_refB，可编程逻辑控制器PLC适于定义第一起重吊车的载荷弯曲系数K_A。第二起重吊车的载荷弯曲系数K_B可自由选择为例如0.02，即2％。第二起重吊车的载荷弯曲系数K_B可以是存储在可编程逻辑控制器中的固定值，或其可以是变量，其值可以由用户改变。第一起重吊车的载荷弯曲系数K_A定义为

K_A＝k_rb·K_B，

其中k_rb为从下式获得的起重吊车系数

$k_{\mathrm{rb}}=\frac{T_{A\_\mathrm{nom}}}{T_{B\_\mathrm{nom}}}\·\frac{v_{B\_\mathrm{nom}}}{v_{A\_\mathrm{nom}}}\·\frac{m_{\mathrm{TB}}+m_{\mathrm{LB}}}{m_{\mathrm{TA}}+m_{\mathrm{LA}}}.$

第一变频器FC1的第一限制块21适于通过在其最大值处将第一起重吊车的初步速度参考值n_refA的第一时间导数限制为第一限制块的加速度值a_rampA以形成第一起重吊车的限制速度参考值n_rampA。

第一速度控制器31的输入信号为第一起重吊车11的最终速度参考值n_{ref_A_fin}。基于其输入信号，第一速度控制器31形成第一起重吊车电动机扭矩的实际值T_A。通过使用如下等式，控制系统适于形成第一起重吊车11的最终速度参考值n_{ref_A_fin}

n_{ref_A_fin}＝n_rampA-k_rb·K_B·T_A，

这也可表达为

n_{ref_A_fin}＝n_rampA-K_A·T_A。

根据上述等式，第一变频器FC1包括反馈回路。第一速度控制器31的输出信号T_A，其也是变频器FC1的第一输出信号，以在形成第一起重吊车的最终速度参考值n_{ref_A_fin}中利用第一起重吊车电动机扭矩的实际值T_A这样的方式反馈。

第二变频器FC2以与第一变频器FC1相应的方式运行。第二变频器FC2适于通过使用作为输入数据的载荷弯曲系数K_B和第二起重吊车的初步速度参考值n_refB来形成第二起重吊车电动机扭矩的实际值T_B。

第二限制块22适于通过在其最大值处将第二起重吊车的初步速度参考值n_refB的第一时间导数限制为第二限制块的加速度值a_rampB来形成第二起重吊车的限制速度参考值n_rampB。第二速度控制器32的输入信号为第二起重吊车12的最终速度参考值n_{ref_B_fin}，而第二速度控制器32的输出信号为第二起重吊车12电动机扭矩的实际值T_B。通过使用如下等式，控制系统适于形成第二起重吊车12的最终速度参考值n_{ref_B_fin}

n_{ref_B_fin}＝n_rampB-K_B·T_B，

即，第二变频器FC2包括与第一变频器FC1相同的方式的反馈回路。在本发明的一个实施例中，第一限制块的加速度值a_rampA基本上等于第二限制块的加速度值a_rampB。在另一个实施例中，第一限制块的加速度值a_rampA取决于第二限制块的加速度值a_rampB，如下面的等式所示出的：

$a_{\mathrm{rampA}}=\frac{\min (v_A,v_B)}{v_A}\·a_{\mathrm{rampB}}$

图3为根据本发明另一个实施例的起重吊车装置的控制系统的框图。图3的控制系统不同于图2的控制系统在于，第二变频器FC2’不具有反馈回路，即第二变频器FC2’的控制电路为开环电路。图3中，与图2的控制系统不同的特征采用具有单引号（’）的参考数字标记。

可编程逻辑控制器PLC’适于定义第二起重吊车的初步频率参考值f_refB’。第二限制块22’适于通过在其最大值处将第二起重吊车的初步频率参考值f_refB’的第一时间导数限制为第二限制块的加速度值a’_rampB以形成第二起重吊车的限制频率参考值f_rampB’。第二起重吊车的限制频率参考值f_rampB’为开环电路控制器32’的输入信号。

对本领域技术人员而言显然本发明的基本思路可以用许多不同的方法实现。因此本发明及其实施例不限于上面描述的例子而可在权利要求的范围中变化。

Claims (8)

1.一种起重吊车装置，包括第一起重吊车（11），所述第一起重吊车的驱动设备，第二起重吊车（12），所述第二起重吊车的驱动设备，和控制系统，所述第一起重吊车（11）以将所述第一起重吊车（11）和所述第二起重吊车（12）设置为以相同的速度移动这样的方式连接到所述第二起重吊车（12），所述第一起重吊车的驱动设备和所述第二起重吊车的驱动设备两者均包括电动机，所述控制系统适于接收用于互连的第一起重吊车（11）和第二起重吊车（12）的初步速度参考值（n_ref）并通过使用包括所述初步速度参考值（n_ref）的初始数据来形成所述第一起重吊车（11）的最终速度参考值（n_{ref_A_fin}），其特征在于所述控制系统适于在形成所述第一起重吊车的所述最终速度参考值（n_{ref_A_fin}）中使用通过下式计算的起重吊车系数k_rb，

$k_{\mathrm{rb}}=\frac{T_{A\_\mathrm{nom}}}{T_{B\_\mathrm{nom}}}\·\frac{v_{B\_\mathrm{nom}}}{v_{A\_\mathrm{nom}}}\·\frac{m_{\mathrm{TB}}+m_{\mathrm{LB}}}{m_{\mathrm{TA}}+m_{\mathrm{LA}}},$ 其中

T_{A_nom}=所述第一起重吊车的电动机的额定扭矩，

T_{B_nom}=所述第二起重吊车的电动机的额定扭矩，

v_{A_nom}=所述第一起重吊车的额定速度，

v_{B_nom}=所述第二起重吊车的额定速度，

m_TA=所述第一起重吊车的固定负载，

m_TB=所述第二起重吊车的固定负载，

m_LA=所述第一起重吊车的载荷，

m_LB=所述第二起重吊车的载荷。

2.如权利要求1所述的起重吊车装置，其特征在于所述控制系统包括可编程逻辑控制器（PLC）和第一限制块（21），通过使用以下等式，所述可编程逻辑控制器（PLC）适于形成所述第一起重吊车的初步速度参考值n_refA，

$n_{\mathrm{refA}}=\frac{\min (v_A,v_B)}{v_A}\·n_{\mathrm{ref}},$

所述第一限制块（21）适于在其最大值处通过将所述第一起重吊车的所述初步速度参考值n_refA的第一时间导数限制为所述第一限制块的加速度值a_rampA来形成所述第一起重吊车的限制速度参考值n_rampA。

3.如权利要求2所述的起重吊车装置，其特征在于所述可编程逻辑控制器（PLC）也适于通过使用以下等式形成所述第二起重吊车的初步速度参考值n_refB，

$n_{\mathrm{refB}}=\frac{\min (v_A,v_B)}{v_B}\·n_{\mathrm{ref}},$ 和

所述控制系统同样包括第二限制块（22），其适于通过在其最大值处将所述第二起重吊车的初步速度参考值n_refB的第一时间导数限制为所述第二限制块的加速度值a_rampB来形成所述第二起重吊车的限制速度参考值n_rampB。

4.如权利要求3所述的起重吊车装置，其特征在于所述第一限制块的加速度值a_rampA基本上等于所述第二限制块的加速度值a_rampB。

5.如权利要求2到4中任一项所述的起重吊车装置，其特征在于所述控制系统适于通过使用如下等式形成所述第一起重吊车（11）的最终速度参考值n_{ref_A_fin}，

n_{ref_A_fin}＝n_rampA-k_rb·K_B·T_A,其中

n_rampA=所述第一起重吊车的限制速度参考值，

k_rb=起重吊车系数，

K_B=所述第二起重吊车的载荷弯曲系数，

T_A=所述第一起重吊车电动机扭矩的实际值。

6.如权利要求2到4中任一项所述的起重吊车装置，其特征在于所述控制系统适于通过使用如下等式形成所述第一起重吊车（11）的最终速度参考值n_{ref_A_fin}，

n_{ref_A_fin}＝n_rampA-k_rb·s_B·T_A,其中

n_rampA=所述第一起重吊车的限制速度参考值，

k_rb=起重吊车系数，

s_B=作为相对值的所述第二起重吊车短路电机的额定滑动，

T_A=所述第一起重吊车电动机扭矩的实际值。

7.如任意前述权利要求所述的起重吊车装置，其特征在于所述起重吊车装置同样包括位置测量传感器（114），其连接到所述第一起重吊车（11）的至少一个车轮并适于将关于互连的起重吊车的位置的数据传送到所述控制系统。

8.如任意前述权利要求所述的起重吊车装置，其特征在于所述第一起重吊车（11）的起重能力充分高于所述第二起重吊车（12）的起重能力。

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