CN103771270B - 四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统，包括主控单元、开闭机变频器和支持机变频器，所述主控单元包括速度控制子单元和转矩获取子单元，其中：所述速度控制子单元，用于向所述开闭机变频器输入运行频率指令以使该开闭机变频器执行所述运行频率指令驱动开闭电机运行；所述转矩获取子单元，用于获取所述开闭机变频器的输出转矩并将该开闭机变频器的输出转矩输出到支持机变频器，使支持机变频器所述输出转矩驱动支持电机运行。本发明还提供一种对应的方法。本发明通过使支持机变频器跟随开闭机变频器转矩运行，使得支持机变频器能够快速自动调节输出频率，从而达到抓斗状态的动态平衡，提高抓斗应用的效率。

Description

四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统及方法

技术领域

本发明涉及起重机控制领域，更具体地说，涉及一种四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统及方法。

背景技术

四绳抓斗起重机由两台变频器控制，其中一台变频器控制抓斗机构的开斗和闭斗，即开闭机变频器12；另一台变频器控制抓斗机构的提升和下放，即支持机变频器13。两台变频器分别驱动两台电机(即开闭电机14和支持电机15)，且每一电机轴上分别安装有增量型编码器16、17，以通过编码器脉冲数反馈电机状态给对应的变频器，从而变频器可根据编码器脉冲信号计算出抓斗当前的开关状态，如图1所示。

在上述四绳抓斗起重机初次使用前，其控制单元11需进行抓斗状态的自学习。通过自学习，控制单元11能够得到抓斗机构的开斗状态和闭斗状态的指标，其中闭斗状态的指标C为抓斗机构处于闭斗状态时开闭电机的编码器脉冲数P1减去支持电机的编码器脉冲数P2，即C＝P1-P2。

在抓斗控制中，其主要控制难点在于抓斗机构处于闭斗状态时提升或下放负载。在该过程中，必须维持抓斗机构闭斗的状态不变，即需要始终维持P1-P2＝C，否则在提升过程中抓斗机构就会慢慢开斗，斗内的散货就会散落出来，导致生产效率降低甚至生产事故。

目前，普遍的做法都是“实时控制两台变频器速度差”的办法。支持机变频器和开闭机变频器均采用速度控制模式，并实时采集P1-P2的数值：

状态1：P1-P2<C→立即提高支持电机的输出频率，使得P1迅速增加；

状态2：P1-P2>C→立即提高开闭电机的输出频率，使得P2迅速增加；

状态3：经过以上两个状态的调整后，两个变频器的输出频率必定已经不一致，因此在达到P1-P2＝C时必须马上调整两个变频器的输出频率，使之保持一致，否则抓斗状态将发生偏位；

状态4：经过状态3的调整之后，P1-P2必定又会不等于C，因为又需要重复状态1开始的调节步骤。

以上调节速度差的方法对于精度要求不高、负载散货颗粒较大的抓斗系统能够勉强使用，但对于要求控制效率高、控制精度高、散货颗粒小的系统就不能满足要求了。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述抓斗系统调节速度差的方案中精度不高、效率较低的问题，提供一种四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统，包括主控单元、用于驱动开闭电机运行的开闭机变频器和用于驱动支持电机运行的支持机变频器，所述主控单元包括速度控制子单元和转矩获取子单元，其中：所述速度控制子单元，用于向所述开闭机变频器输入运行频率指令以使该开闭机变频器执行所述运行频率指令驱动开闭电机运行；所述转矩获取子单元，用于获取所述开闭机变频器的输出转矩并将该开闭机变频器的输出转矩输出到支持机变频器，使支持机变频器根据开闭机变频器的输出转矩驱动支持电机运行。

在本发明所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统中，所述支持机变频器以开闭机变频器的输出转矩的70-90％作为目标转矩驱动支持电机运行。

在本发明所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统中，所述主控单元还包括频率获取子单元，该频率获取子单元用于获取开闭机变频器的输出频率并将开闭机变频器的输出频率发送到支持机变频器；所述支持机变频器控制输出频率小于所述开闭机变频器的输出频率的1.2倍。

在本发明所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统中，所述主控单元为插接到开闭机变频器的功能扩展卡。

本发明还提供一种四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法，所述四绳抓斗起重机包括用于驱动开闭电机运行的开闭机变频器和用于驱动支持电机运行的支持机变频器；该方法包括以下步骤：

(a)向所述开闭机变频器输入运行频率指令以使该开闭机变频器执行所述运行频率指令驱动开闭电机运行；

(b)获取所述开闭机变频器的输出转矩，并向所述支持机变频器发送所述开闭机变频器的输出转矩使所述支持机变频器根据开闭机变频器的输出转矩驱动支持电机运行。

在本发明所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法中，所述步骤(b)包括：所述支持机变频器以开闭机变频器的输出转矩的70-90％作为目标转矩驱动支持电机运行。

在本发明所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法中，所述步骤(b)之前包括：获取开闭机变频器的输出频率并将开闭机变频器的输出频率发送到支持机变频器；所述步骤(b)包括：所述支持机变频器控制输出频率小于所述开闭机变频器的输出频率的1.2倍。

本发明的四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统及方法，通过使支持机变频器跟随开闭机变频器转矩运行，使得支持机变频器能够快速自动调节输出频率，从而达到抓斗状态的动态平衡，提高抓斗应用的效率。

附图说明

图1是现有四绳抓斗起重机控制系统的示意图。

图2是本发明四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统实施例的示意图。

图3是本发明四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，是本发明四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统实施例的示意图。上述闭斗提升控制系统包括主控单元21、开闭机变频器22和支持机变频器23。在本实施例中，开闭电机为主机，开闭机变频器22用于驱动该开闭电机运行，以实现抓斗的开闭；支持电机为从机，支持机变频器23用于驱动该支持电机运行，以实现抓斗的提升。主控单元21可以是插接到开闭机变频器22的功能扩展卡，用于创建整个闭斗操作的控制逻辑。

在本实施例中，主控单元21包括速度控制子单元211以及转矩获取子单元212，其中：速度控制子单元211用于向开闭机变频器22输入运行频率指令(该运行频率指令中可设定开闭机变频器的输出频率，以使开闭电机以设定的速度运行)，使该开闭机变频器22执行该运行频率指令驱动开闭电机运行。转矩获取子单元212用于获取开闭机变频器22的输出转矩并将该开闭机变频器22的输出转矩输出到支持机变频器23，使该支持机变频器23根据开闭机变频器22的输出转矩驱动支持电机运行。

上述四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统，可使支持电机和开闭电机承担基本相同的负载，即抓斗机构的负载均衡地由开闭电机和支持电机分担，并可实现全自动实时调节闭斗状态的指标C(该闭斗状态的指标C是抓斗机构处于闭斗状态时开闭电机主轴的编码器脉冲数P1减去支持电机主轴的编码器脉冲数P2，即C＝P1-P2)。在四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统运行过程中，当P1-P2<C，此时抓斗机构闭得不紧，开闭电机承担更少负载，因此支持电机的目标转矩也自动变小，使得支持电机输出转矩不够便自动降速，P1-P2的值便会增加；当P1-P2>C，此时抓斗机构闭得太紧，开闭电机承担更多负载，因此支持电机的目标转矩也自动变大，使得支持电机能够向最大频率(可根据应用场合设定)增速，P1-P2的值便会减小；当支持电机根据输出转矩的变化自动调整输出频率后达到能够达到P1-P2＝C的动态平衡，此时两台变频器的输出转矩达到均衡，支持电机的输出频率便稳定在某一个具体的数值。

本发明的系统中，根据开闭机变频器22的输出转矩进行全自动调节支持机变频器的输出转矩，使得支持机变频器23能够最快速自动调节输出频率，从而达到抓斗状态的动态平衡，而不会像普通方案那样有延迟性和反复性。上述系统由于调节速度非常快，所以在设备抓好散货准备上升过程中能够迅速闭合抓斗，这样便能使散落的散货比较少，每次能抓到的就比较多，提高抓斗应用的效率。并且上述系统由于实时调节支持机变频器23的输出频率，因此在提升运行过程中绝对不会打开有缝隙，避免了散货在提升过程中掉落的风险。

特别地，可在上述的支持机变频器23中设置功能码，使该支持机变频器23以输入转矩(即开闭机变频器22的输出转矩)的70-90％(例如80％)作为目标转矩驱动开闭电机运行。

在上述的主控单元21中，还可包括一个频率获取子单元213。该频率获取子单元213用于获取开闭机变频器22的输出频率并将开闭机变频器的输出频率发送到支持机变频器23，使支持机变频器23控制输出频率小于开闭机变频器的输出频率的1.2倍(通过设置支持机变频器23的功能码)。

如图3所示，是本发明四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法实施例的流程示意图。该四绳抓斗起重机包括用于驱动开闭电机运行的开闭机变频器和用于驱动支持电机运行的支持机变频器；该方法具体包括以下步骤：

步骤S31：向开闭机变频器输入运行频率指令以使该开闭机变频器执行所述运行频率指令驱动开闭电机运行，实现抓斗的闭合。上述运行频率指令可通过一个插接到开闭机变频器的功能扩展卡生成，该功能扩展卡用于创建整个闭斗操作的控制逻辑。

步骤S32：获取开闭机变频器的输出转矩，并将上述开闭机变频器的输出转矩输出到支持机变频器，使该支持机变频器根据开闭机变频器的输出转矩驱动支持电机运行，实现抓斗的提升。在该步骤中，可通过支持机变频器的功能码设定，使支持机变频器以输入转矩(即开闭机变频器的输出转矩)的70-90％作为该支持机变频器的目标转矩驱动支持电机运行。

特别地，在上述步骤S32之前还可包括：获取开闭机变频器的输出频率并将开闭机变频器的输出频率发送到支持机变频器；而步骤S32可进一步包括：支持机变频器控制其输出频率小于输入频率(即开闭机变频器的输出频率)的1.2倍(可通过设置支持机变频器的功能码)。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统，包括主控单元、用于驱动开闭电机运行的开闭机变频器和用于驱动支持电机运行的支持机变频器，其特征在于：所述主控单元包括速度控制子单元和转矩获取子单元，其中：所述速度控制子单元，用于向所述开闭机变频器输入运行频率指令以使该开闭机变频器执行所述运行频率指令驱动开闭电机运行；所述转矩获取子单元，用于获取所述开闭机变频器的输出转矩并将该开闭机变频器的输出转矩输出到支持机变频器，使支持机变频器根据开闭机变频器的输出转矩驱动支持电机运行。

2.根据权利要求1所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统，其特征在于：所述支持机变频器以开闭机变频器的输出转矩的70-90％作为目标转矩驱动支持电机运行。

3.根据权利要求1所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统，其特征在于：所述主控单元还包括频率获取子单元，该频率获取子单元用于获取开闭机变频器的输出频率并将开闭机变频器的输出频率发送到支持机变频器；所述支持机变频器控制输出频率小于所述开闭机变频器的输出频率的1.2倍。

4.根据权利要求1所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制系统，其特征在于：所述主控单元为插接到开闭机变频器的功能扩展卡。

5.一种四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法，所述四绳抓斗起重机包括用于驱动开闭电机运行的开闭机变频器和用于驱动支持电机运行的支持机变频器；其特征在于：该方法包括以下步骤：

(a)向所述开闭机变频器输入运行频率指令以使该开闭机变频器执行所述运行频率指令驱动开闭电机运行；

(b)获取所述开闭机变频器的输出转矩，并向所述支持机变频器发送所述开闭机变频器的输出转矩使所述支持机变频器根据开闭机变频器的输出转矩驱动支持电机运行。

6.根据权利要求5所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法，其特征在于：所述步骤(b)包括：所述支持机变频器以开闭机变频器的输出转矩的70-90％作为目标转矩驱动支持电机运行。

7.根据权利要求5所述的四绳抓斗起重机闭斗提升控制方法，其特征在于：所述步骤(b)之前包括：获取开闭机变频器的输出频率并将开闭机变频器的输出频率发送到支持机变频器；所述步骤(b)包括：所述支持机变频器控制输出频率小于所述开闭机变频器的输出频率的1.2倍。