CN103523701A - 多卷扬同步的控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多卷扬同步的控制方法及控制系统，控制系统包括控制装置和多个拉力传感器，每个拉力传感器均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮铰接，控制装置与各个拉力传感器连接，控制装置获取拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值，并将获得的当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值，在当前拉力值的绝对值大于控制装置预存储的预设拉力差值的情况下，当拉力差值大于零时，控制装置控制卷扬机的卷筒转速减速，当拉力差值小于零时，控制装置控制所述卷扬机的卷筒转速加速。由于钢丝绳端接近吊钩位置，所以通过采集钢丝绳端的拉力值的控制方法可使吊钩的平衡升降控制更准确，有效提高多卷扬机同步控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及多卷扬同步控制技术领域，更具体地说，涉及一种多卷扬同步的控制方法及控制系统。
背景技术
随着技术的进步，起重设备逐步向大吨位、超大吨位方向发展，为了适应发展需求，大吨位和超大吨位起重设备普遍采用多卷扬系统进行吊载作业，即一台起重设备上有多套卷扬系统同步工作提放同一重物，从而提高起重设备吊载作业的准效率和起重量。
对多卷扬机的同步控制是起重设备同步提放的关键技术，为保证多个卷扬机的钢丝绳在吊钩运动过程中同步运动，通常采用检测各个卷扬机的卷筒转速的方式来控制钢丝绳的同步运动。图1为多卷扬同步机构的结构示意图，包括：卷扬机1、导向滑轮2、臂头滑轮3、动滑轮4和吊钩5，缠绕于卷扬机1卷筒上的钢丝绳6经过导向滑轮2、臂头滑轮3、动滑轮4后绳端固定，吊钩5与动滑轮4铰接。现有技术中多卷扬同步的控制系统包括：旋转编码器11和控制装置（图1中未示出），其中，每个卷扬机1的卷筒上分别设置有一个旋转编码器11，旋转编码器11可以检测卷筒转速，各个旋转编码器11均与控制装置（图1中未示出）连接，控制装置将获取的各个旋转编码器11传送的相应卷筒的转速与预存储的预设转速进行比较，并依据比较结果控制相应卷扬机1的卷筒转速，以使多卷扬机同步，从而使吊钩5平衡升降。
但是，由于卷扬机1缠绕的钢丝绳6与各滑轮存在打滑等现象，导致各卷扬机1的卷筒转速与各卷扬机1提升重物的钢丝绳端速度不一致，因此，通过测量卷扬机1的卷筒转速对多卷扬机同步控制存在很大的误差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多卷扬同步的控制方法及控制系统，通过获得提升重物的钢丝绳端的拉力值来控制相应卷扬机的卷筒转速，从而有效提高了多卷扬机同步控制精度。
一种多卷扬同步的控制方法，应用于多卷扬同步的控制系统，所述控制系统包括控制装置和多个拉力传感器，每个所述拉力传感器均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮铰接，所述控制装置与所述控制系统的各个拉力传感器连接，其中，所述控制装置中预存储有提升重物的钢丝绳端拉力变化的预设拉力差值；
所述控制方法包括如下步骤：
所述控制装置获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；
所述控制装置将获得的所述当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值，其中，获得所述当前拉力值的时间和获得所述上一时刻拉力值的时间相差预设时间段；
所述控制装置将所述拉力差值的绝对值和所述预设拉力差值进行比较，判断所述拉力差值的绝对值是否大于所述预设拉力差值；
如果是，且判断所述拉力差值大于零时，所述控制装置控制卷扬机的卷筒转速减速；如果所述拉力差值的绝对值大于所述预设拉力差值，且判断所述拉力差值小于零时，所述控制装置控制所述卷扬机的卷筒转速加速。
优选的，还包括：
当所述拉力差值的绝对值不大于所述预设拉力差值时，所述控制装置重复步骤，所述控制装置获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值。
优选的，当所述控制装置第一次获得所述当前拉力值时，所述上一时刻拉力值为所述控制装置预存储的拉力初始值。
一种多卷扬同步的控制系统，包括：
多个拉力传感器，每个所述拉力传感器均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮铰接，用于获得提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；
控制装置，所述控制装置与各个拉力传感器连接，预存储有提升重物的钢丝绳端拉力变化的预设拉力差值，用于获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；将获得的所述当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值；将所述拉力差值的绝对值和所述预设拉力差值进行比较，判断所述拉力差值的绝对值是否大于所述预设拉力差值；如果是，且判断所述拉力差值大于零时，所述控制装置控制卷扬机的卷筒转速减速；如果是，且判断所述拉力差值小于零时，所述控制装置控制所述卷扬机的卷筒转速加速，其中，获得所述当前拉力值的时间和获得所述上一时刻拉力值的时间相差预设时间段。
优选的，所述控制装置还用于：
当所述拉力差值的绝对值不大于所述预设拉力差值时，重复获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值。
优选的，当所述控制装置第一次获得所述当前拉力值时，所述上一时刻拉力值为所述控制装置预存储的拉力初始值。
优选的，所述拉力传感器为销轴传感器。
优选的，所述控制装置为可编程逻辑控制器。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种多卷扬同步的控制方法及控制系统，所述控制系统包括控制装置和多个拉力传感器，每个拉力传感器均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮铰接，控制装置与各个拉力传感器连接，控制装置获取拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值，并将获得的当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值，在当前拉力值的绝对值大于控制装置预存储的预设拉力差值的情况下，当拉力差值大于零时，控制装置控制卷扬机的卷筒转速减速，当拉力差值小于零时，控制装置控制所述卷扬机的卷筒转速加速。本发明通过获得提升重物的钢丝绳端的拉力值来控制相应卷扬机的卷筒转速，以对多卷扬进行同步控制，由于钢丝绳端接近于吊钩位置，所以通过采集钢丝绳端的拉力值的控制方法可以使吊钩的平衡升降控制更准确，有效提高多卷扬机同步控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种多卷扬同步机构的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种多卷扬同步机构的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种多卷扬同步的控制方法的流程图；
图4为本发明实施例公开的另一种多卷扬同步的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2，本发明实施例公开了一种多卷扬同步机构的结构示意图，包括：
卷扬机1、臂头滑轮3、动滑轮4和吊钩5，缠绕于卷扬机1卷筒上的钢丝绳6经过臂头滑轮3、动滑轮4后绳端固定，吊钩5与动滑轮4铰接，以提升重物01。其中，图1中所示导向滑轮2是一种用于定向传导钢丝绳6的滑轮，可以依据实际需要确定多卷扬同步机构是否需要安装该滑轮，本实施例提供的多卷扬同步机构并未安装导向滑轮。
参见图3，本发明实施例公开了一种多卷扬同步的控制方法的流程图，所述控制方法应用于多卷扬同步的控制系统，所述控制系统包括控制装置（图2中未示出）和多个拉力传感器21（参见图2），每个拉力传感器21均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮3铰接，所述控制装置与所述控制系统的各个拉力传感器21连接，其中，所述控制装置中预存储有提升重物的钢丝绳端拉力变化的预设拉力差值；
所述控制方法包括如下步骤：
S31、控制装置获取拉力传感器21获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；
其中，拉力传感器21又称电阻应变式传感器，隶属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置。拉力传感器21的工作原理具体为：拉力传感器21的弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，其阻值发生变化（增大或减小），经相应的测量电路可将阻值的变化转换为电信号（电压或电流）输出，从而完成了将外力转换为电信号的过程。
本实施例中，拉力传感器21用于将提升重物的钢丝绳端的当前拉力值转换成电信号传送给控制装置。
S32、所述控制装置将获得的当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值；
其中，获得所述当前拉力值的时间和获得所述上一时刻拉力值的时间相差预设时间段，预设时间段的设定可以依据实际需要设定，例如：0.1ms，本发明在此不做限定。
需要说明的一点是，当所述控制装置第一次获得所述当前拉力值时，所述上一时刻拉力值为所述控制装置预存储的拉力初始值。
S33、所述控制装置将所述拉力差值的绝对值和所述预设拉力差值进行比较，判断所述拉力差值的绝对值是否大于所述预设拉力差值；
其中，预设拉力差值可以为：被提升重物处于最大安全倾斜角（例如，最大倾斜角为5°）时，单个钢丝绳的拉力值T1，与被提升重物处于水平面时，所述钢丝绳的拉力值T2的差值（T1-T2）。
被提升重物的最大安全倾斜角与被提升重物本身的重量、钢丝绳直径等因素相关。
需要说明的一点是，为增加预设拉力差值的准确性，还可以加上风载因素对钢丝绳拉力的影响，从而获得更加合理的预设拉力差值。
S34、如果是，则判断所述拉力差值是否大于零；
S35、当所述拉力差值大于零时，所述控制装置控制卷扬机1的卷筒转速减速；
S36、当所述拉力差值小于零时，所述控制装置控制卷扬机1的卷筒转速加速。
本领域技术人员可以理解的是，卷扬机1内部设置有比例电磁阀和电机，控制装置通过调节比例电磁阀的阀流量来控制电机的驱动转矩，进而控制卷扬机1的卷筒转速。
综上可以看出，本发明通过获得提升重物的钢丝绳端的拉力值来控制相应卷扬机1的卷筒转速，当当前拉力值大于上一时刻拉力值时，控制装置控制卷扬机1的卷筒转速减速；反之，当当前拉力值小于上一时刻拉力值时，控制装置控制所述卷扬机1的卷筒转速加速，从而实现对多卷扬的同步控制。由于钢丝绳端接近于吊钩5的位置，所以通过采集钢丝绳端的拉力值的控制方法可以使吊钩5的平衡升降控制更准确，有效提高多卷扬机同步控制精度。
在图3所示实施例的基础上，参见图4，本发明实施例公开了另一种多卷扬同步的控制方法的流程图，与图3所示实施例不同的是，图4公开的实施例还包括：
当所述拉力差值的绝对值不大于所述预设拉力差值时，所述控制装置重复步骤S31。
需要说明的一点是，上述实施例中，拉力传感器21可以为销轴传感器，控制装置可以为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种多卷扬机同步的控制系统。
多卷扬同步的控制系统包括：多个拉力传感器（参见图2中的附图标记21）和控制装置（图2中未示出）；
每个拉力传感器21均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮3铰接，用于获得提升重物的钢丝绳端的当前拉力值（参见图2）；
所述控制装置与各个拉力传感器21连接，预存储有提升重物的钢丝绳端拉力变化的预设拉力差值，用于获取拉力传感器21获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；将获得的所述当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值；将所述拉力差值的绝对值和所述预设拉力差值进行比较，判断所述拉力差值的绝对值是否大于所述预设拉力差值；如果是，且判断所述拉力差值大于零时，所述控制装置控制卷扬机1的卷筒转速减速；如果是，且判断所述拉力差值小于零时，所述控制装置控制所述卷扬机1的卷筒转速加速，其中，获得所述当前拉力值的时间和获得所述上一时刻拉力值的时间相差预设时间段。
其中，当所述控制装置第一次获得所述当前拉力值时，所述上一时刻拉力值为所述控制装置预存储的拉力初始值。
需要说明的一点是，多卷扬同步的控制系统的各组成部件的具体工作原理，以及一些数值的设定（例如，预设拉力差值），具体参见方法实施例，此处不再赘述。
综上可以看出，本发明通过获得提升重物的钢丝绳端的拉力值来控制相应卷扬机1的卷筒转速，当当前拉力值大于上一时刻拉力值时，控制装置控制卷扬机1的卷筒转速减速；反之，当当前拉力值小于上一时刻拉力值时，控制装置控制所述卷扬机1的卷筒转速加速，从而实现对多卷扬的同步控制。由于钢丝绳端接近于吊钩5的位置，所以通过采集钢丝绳端的拉力值的控制方法可以使吊钩5的平衡升降控制更准确，有效提高多卷扬机同步控制精度。
为进一步优化本实施例，所述控制装置还可以用于：当所述拉力差值的绝对值不大于所述预设拉力差值时，重复获取拉力传感器21获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值。
需要说明的一点是，本实施例中，拉力传感器21可以为销轴传感器，控制装置可以为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种多卷扬同步的控制方法，其特征在于，应用于多卷扬同步的控制系统，所述控制系统包括控制装置和多个拉力传感器，每个所述拉力传感器均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮铰接，所述控制装置与所述控制系统的各个拉力传感器连接，其中，所述控制装置中预存储有提升重物的钢丝绳端拉力变化的预设拉力差值；
所述控制方法包括如下步骤：
所述控制装置获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；
所述控制装置将获得的所述当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值，其中，获得所述当前拉力值的时间和获得所述上一时刻拉力值的时间相差预设时间段；
所述控制装置将所述拉力差值的绝对值和所述预设拉力差值进行比较，判断所述拉力差值的绝对值是否大于所述预设拉力差值；
如果是，且判断所述拉力差值大于零时，所述控制装置控制卷扬机的卷筒转速减速；如果所述拉力差值的绝对值大于所述预设拉力差值，且判断所述拉力差值小于零时，所述控制装置控制所述卷扬机的卷筒转速加速。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述拉力差值的绝对值不大于所述预设拉力差值时，所述控制装置重复步骤，所述控制装置获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述控制装置第一次获得所述当前拉力值时，所述上一时刻拉力值为所述控制装置预存储的拉力初始值。
4.一种多卷扬同步的控制系统，其特征在于，包括：
多个拉力传感器，每个所述拉力传感器均与多卷扬同步机构的一个臂头滑轮铰接，用于获得提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；
控制装置，所述控制装置与各个拉力传感器连接，预存储有提升重物的钢丝绳端拉力变化的预设拉力差值，用于获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值；将获得的所述当前拉力值与获得的上一时刻拉力值进行差值计算，得到拉力差值；将所述拉力差值的绝对值和所述预设拉力差值进行比较，判断所述拉力差值的绝对值是否大于所述预设拉力差值；如果是，且判断所述拉力差值大于零时，所述控制装置控制卷扬机的卷筒转速减速；如果是，且判断所述拉力差值小于零时，所述控制装置控制所述卷扬机的卷筒转速加速，其中，获得所述当前拉力值的时间和获得所述上一时刻拉力值的时间相差预设时间段。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置还用于：
当所述拉力差值的绝对值不大于所述预设拉力差值时，重复获取所述拉力传感器获得的提升重物的钢丝绳端的当前拉力值。
6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，当所述控制装置第一次获得所述当前拉力值时，所述上一时刻拉力值为所述控制装置预存储的拉力初始值。
7.根据权利要求4至6任一项所述的控制系统，其特征在于，所述拉力传感器为销轴传感器。
8.根据权利要求4至6任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置为可编程逻辑控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 102249 Beijing City, Changping District ChangPing Railway Station 500 meters west Beijing Zhongche Heavy Machinery Co. Patentee after: Beijing CRRC Heavy Industry Mechanics Co., Ltd. Address before: 102249 Beijing City, Changping District ChangPing Railway Station 500 meters west of Beijing CSR times Vehicle Machinery Co. Ltd. Patentee before: Beijing CSR Times Heavy Industry Machinery Co., Ltd. |