CN103303800A - 起重机的回转控制方法和回转控制系统及起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机的回转控制方法和回转控制系统及起重机。起重机的回转控制方法，包括：获取起重机的当前工况参数；从预设的映射表中查找对应于当前工况参数的电流调节系数；获取对应于操作手柄开度的比例电磁阀的电流值；按照电流调节系数对比例电磁阀的电流值进行补偿计算，得到控制电流补偿值；以控制电流补偿值大小向回转执行机构输出控制电流。应用本发明的技术方案，控制部件根据起重机当前的工作状态信号，利用预设映射关系表得出该工作状态下对应的电流调节系数，对比例电磁阀的电流进行相应调整，以保证起重机回转速度不会超过当前工作状态下的最大回转速度限值，减小了吊臂产生损伤的可能性，提高了起重机安全性能。

Description

起重机的回转控制方法和回转控制系统及起重机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种起重机的回转控制方法和回转控制系统及起重机。

背景技术

起重机执行回转动作时，操作者一般通过回转手柄来控制回转机构。图1是现有技术中起重机的回转控制系统的示意图，回转手柄10的旋转方向控制回转的方向，手柄10开度控制回转控制信号的大小，回转控制信号经过控制部件20的处理，转换为控制执行机构30的驱动信号。常见的执行机构为液压机构，一般包括液压泵、回转马达、回转减速机、回转支撑等。回转结构的回转速度由液压泵的排量决定，液压泵的排量由驱动信号的大小决定。

手柄10位于中位时，输出的回转控制信号为0，回转控制信号可以是模拟信号或数字信号，常见的AW信号可以为0至5V的模拟电压信号或0至255的数字信号。随操作手柄开口从小到大，输出的模拟信号或数字信号的大小从小到大相应变化。控制部件20可以包括PLC控制器和A/D转换器，控制部件20接收回转控制信号，经过逻辑运算和A/D转换，输出对应的脉宽调制信号（Pulse-Width Modulation，以下简称PWM），并将该PWM信号传送给比例电磁阀，控制比例电磁阀的电流相应变化，以驱动相应执行机构以对应与手柄10开度的速度回转。

执行机构30的速度由控制部件20的比例电磁阀的电流确定，与操作手柄10开口的程度相对应。操作手柄10的开度越大，回转速度越快，但在超起工况、载荷大或吊臂长的场合，要求回转速度小，完全根据操作人员对手柄的开口大小控制机构动作很难满足要求。如果机手操作不熟练，在任何工况下以很高的速度操作回转，就可能对吊臂造成很大损伤，严重地甚至发生吊臂折臂的现象。

针对现有技术中依靠操作者的经验人为调节回转速度可能对吊臂造成损伤的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种起重机的回转控制方法和回转控制系统及起重机，以解决现有技术中依靠操作者的经验人为调节回转速度可能对吊臂造成损伤的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种起重机的回转控制方法，包括：获取起重机的当前工况参数；从预设的映射表中查找对应于当前工况参数的电流调节系数；获取对应于操作手柄开度的比例电磁阀的电流值；按照电流调节系数对比例电磁阀的电流值进行补偿计算，得到控制电流补偿值；以控制电流补偿值大小向回转执行机构输出控制电流。

进一步地，当前工况参数包括：当前的载荷信息和臂长。

进一步地，臂长是通过以下方式得到的：获取用户设置的主臂长度、副臂长度、和工况类型；根据工况类型由主臂长度和副臂长度计算得出臂长。

进一步地，载荷信息是指当前实际吊重与该当前工况参数相对应的最大允许吊重之比。

进一步地，预设的映射表的建立步骤为：通过现场试验确定不同工况下允许的最大回转速度；记录允许的最大回转速度对应的最大控制电流值；利用最大控制电流值计算得出该工况下的电流调节系数；将工况和该工况下的电流调节系数保存映射表中。

进一步地，按照电流调节系数对比例电磁阀的电流值进行补偿计算包括：按照公式Imax_adjust=Imin+（Imax-Imin）*rate计算出当前工况参数下的最大控制电流修正值，其中，Imax_adjust为最大控制电流修正值，Imin为液压元件电气参数规定的最小电流，Imax为液压元件电气参数规定的最大电流，rate为电流调节系数；将操作手柄开度的比例电磁阀的电流值从[Imin，Imax]的区间映射到[Imin，Imax_adjust]所对应的区间，从而得到控制电流补偿值。

根据本发明的第二个方面，提供了一种起重机的回转控制系统，该回转控制系统包括：工况获取装置，用于获取起重机当前的载荷信息和臂长；操作手柄，用于接收用户的操作指令，并产生对于操作指令的开度；控制部件，与工况获取装置和操作手柄分别连接，用于从预设的映射表中查找对应于载荷信息和臂长的电流调节系数；获取对应于操作手柄开度的比例电磁阀的电流值；按照电流调节系数对比例电磁阀的电流值进行补偿计算，得到控制电流补偿值；以控制电流补偿值大小向回转执行机构输出控制电流。

进一步地，工况获取装置通过CAN总线与控制部件连接。

进一步地，控制部件还包括：存储模块，用于保存预设的映射表。

根据本发明的第三个方面，提供了一种起重机，该起重机包括上述的回转控制系统。

应用本发明的技术方案，控制部件根据起重机当前的工作状态信号，利用预设映射关系表得出该工作状态下对应的电流调节系数，对比例电磁阀的电流进行相应调整，以保证起重机回转速度不会超过当前工作状态下的最大回转速度限值，减小了吊臂产生损伤的可能性，提高了起重机安全性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中起重机的回转控制系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的起重机的回转控制系统的示意图；以及

图3是根据本发明实施例的起重机的回转控制方法的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种起重机的回转控制系统，图2是根据本发明实施例的起重机的回转控制系统的示意图，如图2所示，该回转控制系统包括：工况获取装置41，用于获取起重机的当前载荷信息和臂长；操作手柄11，用于接收用户的操作指令，并产生对于操作指令的开度；控制部件21，与工况获取装置41和操作手柄11分别连接，用于从预设的映射表中查找对应于载荷信息和臂长的电流调节系数；获取对应于操作手柄11开度的比例电磁阀的电流值；按照电流调节系数对比例电磁阀的电流值进行补偿计算，得到控制电流补偿值；以控制电流补偿值大小向回转执行机构31输出控制电流。

使用本实施例的起重机回转控制系统，控制部件21接收工况获取装置41发出的起重机工作状态信号，利用预设映射关系表得出该工作状态下对应的电流调节系数，对比例电磁阀的电流进行相应调整，以保证起重机回转速度不会超过当前工作状态下的最大回转速度限值，减小了吊臂产生损伤的可能性，提高了起重机安全性能。

工况获取装置41可以通过CAN总线与控制部件21连接。控制部件21中可以包括PLC控制器和A/D转换器，PLC控制器用于进行逻辑运算，A/D转换器用于将逻辑运算的结果转换为对应的控制信号。

通过CAN总线通讯方式，PLC控制器接收工况获取装置41控制系统发送到总线上的信号，如主臂工况main_boom，载荷百分比load_percent，主臂长度main_boom_length等。其中工况、臂长是在由用户输入设置的，力矩百分比是通过工况获取装置41系统计算得出的。

控制部件21还可以具体包括：存储模块，用于保存预设的映射表。以上映射表可以通过预先的现场试验得出的试验结果进行保存得到。具体地，预设的映射表的建立步骤可以具体为：通过现场试验确定不同工况下允许的最大回转速度；记录允许的最大回转速度对应的最大控制电流值；利用最大控制电流值计算得出该工况下的电流调节系数；将工况和该工况下的电流调节系数保存映射表中。

本发明实施例还提供了一种起重机，包括本发明实施例上述内容所提供的任一种起重机的回转控制系统。

本发明实施例还提供了一种起重机的回转控制方法，该起重机的回转控制方法可以通过本发明上述实施例所提供的任一种起重机的回转防抖系统来执行，并且，该起重机的回转控制方法可以应用于包括以上控制系统的起重机，图3是根据本发明实施例的起重机的回转控制方法的示意图，如图所示，该回转控制方法包括：

步骤S31，获取起重机的当前工况参数；优选地，当前工况参数包括：当前的载荷信息和臂长。

步骤S32，从预设的映射表中查找对应于当前工况参数的电流调节系数；

步骤S33，获取对应于操作手柄开度的比例电磁阀的电流值；

步骤S34，按照电流调节系数对比例电磁阀的电流值进行补偿计算，得到控制电流补偿值；

步骤S35，以控制电流补偿值大小向回转执行机构输出控制电流。

利用以上的步骤，回转控制过程中对控制电流进行补偿计算，使对应于控制电流最大值的最大回转速度不会超过当前起重机工作状态下的最大值，避免了因回转速度超限导致的吊臂损伤，同时，回转速度依然受到手柄11的控制，手柄11最大开度对应了当前起重机工作状态下的回转速度最大值，辅助了操作人员的正常操作，提高了安全性。

具体进行工作时，操作手柄11开口从小到大，对应输出从小到大0-5V的模拟信号或0-255数字信号给PLC控制器，经过PLC控制器A/D转换、计算后输出PWM信号给液压系统的比例电磁阀，控制比例电磁阀电流从最小电流至最大电流变化，比例电磁阀执行相应机构从最小到最大速度变化。

在步骤S34中，可按照公式Imax_adjust=Imin+（Imax-Imin）*rate计算出当前工况参数下的最大控制电流修正值，其中，Imax_adjust为最大控制电流修正值，Imin为液压元件电气参数规定的最小电流，Imax为液压元件电气参数规定的最大电流，rate为所述电流调节系数；然后，将操作手柄开度的比例电磁阀的电流值从[Imin，Imax]的区间映射到[Imin，Imax_adjust]所对应的区间，从而得到控制电流补偿值，以使执行机构31的回转动作相应到合适速度。

例如，可采用线性插值的方法将所述操作手柄开度的比例电磁阀的电流值从[Imin，Imax]的区间映射到[Imin，Imax_adjust]所对应的区间，显然，也可以采用其它插值方法。例如，[Imin，Imax]＝[0，200]，[Imin，Imax_adjust]＝[0，100]，在未修正之前，操作手柄11可向比例电磁阀输出的最大控制电流值为200，在修正之后，则变为100。假如操作手柄11的开度恰好为50%的开度，那么在修正之前，对应于该开度的控制电流值应为100，而修正之后，根据线性插值的方式，对应于该开度的控制电流值则变为50。

其中，起重机工况类型和臂长可以在由用户直接通过输入进行设置，载荷信息则可通过工况获取装置41系统检测计算得出的，优选地，载荷信息是指当前实际吊重与该当前工况参数相对应的最大允许吊重之比。由于在臂长、臂架倾角一定的情况下，可以获得起重机的最大允许吊重，同时，在起吊时，还可以通过拉力传感器等获得当前实际的吊重，这样便可得到上述载荷信息。

电流调节系数rate与对应的起重机工作状态匹配存储于预设的映射表中，该映射表可以通过现场试验方式建立：通过现场试验确定不同工况下允许的最大回转速度；记录允许的最大回转速度对应的最大控制电流值；利用最大控制电流值计算得出该工况下的电流调节系数；将工况和该工况下的电流调节系数保存映射表中。

具体地，电流调节系数rate的确定过程如下：在回转过程中，吊臂吊起的重物会随整机一起回转，当回转动作停止时，吊载的重物还会进行一段时间的偏摆运动才会停止。在回转停止瞬间，产生的偏摆角最大，对吊臂的破坏力也最大，因此在结构受力计算时，就确定了一个最大允许偏摆角。偏摆角的大小与回转速度、载荷百分比、臂长、操作习惯等有关。回转速度越大，载荷百分比越大、臂长越长、操作越猛，产生的偏摆角就越大。根据以上相关参数，确定了一个不同载荷、臂长下的回转参考最大速度，并通过选择一些工况做试验，验证产生的偏摆角是否小于最大允许偏摆角，如果偏摆角大于最大允许偏摆角，则原来确定的回转参考最大速度不合适，再适当调节最大速度，然后再通过试验测试。通过多次重复试验，确定出合适的最大回转速度，由于最大回转速度是由最大回转电流确定的，记录此时的电流值，就得到了该工况下调整后的最大电流Imax_adjust。通过多次试验进行小幅调整，得出相应的电流调节系数rate。

在得出一定工作状态下的电流调节系数rate后，将工况和该工况下的电流调节系数对应保存映射表中，通过设置不同的试验状态情况，进行多次试验，既可以总结出包含有各种工况类型、臂长及载荷信息的电流调节系数rate。

表1示出了标准工况下，不同载荷百分比及臂长情况下的部分电流调节系数rate。

表1

上述方法中的步骤S31中，臂长是通过以下方式得到的：根据工况类型（例如，主臂工况、轻型主臂工况、重型固定副臂工况、轻型固定副臂工况、轻型固定副臂工况、7米风电杆头（鹅头）工况等）由主臂长度和副臂长度计算得出臂长。由于不同工况类型下，对应臂长的计算方式是不同的，例如：在主臂工况下，臂长为主臂长度；在轻型主臂工况下，臂长为轻型主臂长度；在重型固定副臂工况下，臂长为主臂长度与固定副臂长度之和；在轻型固定副臂工况下，臂长为轻型主臂长度与固定副臂长度之和；在塔式副臂工况下，臂长为主臂长度与塔式副臂长度之和；7米风电杆头（鹅头）工况下：臂长=主臂长度+6。

利用例如表1中所示的映射关系表，自动根据当前起重机的载荷信息、臂长得出电流调节系数，结合手柄11的控制值信号，将比例电磁阀的电流调整为适合当前工作状态的电流Imax_adjust，起重机回转系统在合适的速度范围内进行回转。一般而言，电流调节系数rate的变化范围为0.25-1。在起重机运行过程中，即使出现载荷百分比在10%与70%这两点上下波动的极限情况，通过检测手柄11状态，也不会出现最大回转速度随实时变动的载荷百分比上下波动的情况。从而实现了起重机的操作平稳，安全可靠。

使用本发明的技术方案，回转控制过程中对控制电流进行补偿计算，使对应于控制电流最大值的最大回转速度不会超过当前起重机工作状态下的最大值，避免了因回转速度超限导致的吊臂损伤，同时，回转速度依然受到手柄11的控制，手柄11最大开度对应了当前起重机工作状态下的回转速度最大值，辅助了操作人员的正常操作，提高了安全性。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明的方法不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种起重机的回转控制方法，其特征在于，包括：

获取起重机的当前工况参数；

从预设的映射表中查找对应于所述当前工况参数的电流调节系数；

获取对应于操作手柄开度的比例电磁阀的电流值；

按照所述电流调节系数对所述比例电磁阀的电流值进行补偿计算，得到控制电流补偿值；

以所述控制电流补偿值大小向回转执行机构输出控制电流。

2.根据权利要求1所述的回转控制方法，其特征在于，所述当前工况参数包括：当前的载荷信息和臂长。

3.根据权利要求2所述的回转控制方法，其特征在于，所述臂长是通过以下方式得到的：

获取用户设置的主臂长度、副臂长度、和工况类型；

根据所述工况类型由所述主臂长度和所述副臂长度计算得出所述臂长。

4.根据权利要求2所述的回转控制方法，其特征在于，所述载荷信息是指当前实际吊重与该当前工况参数相对应的最大允许吊重之比。

5.根据权利要求1所述的回转控制方法，其特征在于，所述预设的映射表的建立步骤为：

通过现场试验确定不同工况下允许的最大回转速度；

记录所述允许的最大回转速度对应的最大控制电流值；

利用所述最大控制电流值计算得出该工况下的电流调节系数；

将所述工况和该工况下的电流调节系数保存所述映射表中。

6.根据权利要求1所述的回转控制方法，其特征在于，按照所述电流调节系数对所述比例电磁阀的电流值进行补偿计算包括：

按照公式Imax_adjust=Imin+（Imax-Imin）*rate计算出所述当前工况参数下的最大控制电流修正值，其中，Imax_adjust为所述最大控制电流修正值，Imin为液压元件电气参数规定的最小电流，Imax为液压元件电气参数规定的最大电流，rate为所述电流调节系数；

将所述操作手柄开度的比例电磁阀的电流值从[Imin，Imax]的区间映射到[Imin，Imax_adjust]所对应的区间，从而得到所述控制电流补偿值。

7.一种起重机的回转控制系统，其特征在于，该回转控制系统包括：

工况获取装置，用于获取起重机当前的载荷信息和臂长；

操作手柄，用于接收用户的操作指令，并产生对于所述操作指令的开度；

控制部件，与所述工况获取装置和所述操作手柄分别连接，用于从预设的映射表中查找对应于所述载荷信息和臂长的电流调节系数；获取对应于所述操作手柄开度的比例电磁阀的电流值；按照所述电流调节系数对所述比例电磁阀的电流值进行补偿计算，得到控制电流补偿值；以所述控制电流补偿值大小向回转执行机构输出控制电流。

8.根据权利要求7所述的起重机的回转控制系统，其特征在于，所述工况获取装置通过CAN总线与所述控制部件连接。

9.根据权利要求7所述的起重机的回转控制系统，其特征在于，所述控制部件还包括：

存储模块，用于保存所述预设的映射表。

10.一种起重机，其特征在于，该起重机包括权利要求7至9中任一项所述的回转控制系统。

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