CN104609304B - 起重机的防摇控制系统及其防摇控制方法 - Google Patents

Abstract

起重机的防摇控制系统，其包括感测装置（14）、SIMOTION运动控制器（16）、第一SINAMICS驱动器（18）和小车机械驱动装置（12）。感测装置（14）可感测起重机的抓斗的位置并形成感测信号。SIMOTION运动控制器（16）可根据感测信号计算得出抓斗的摆动周期，并根据摆动周期计算得出小车的减速时间信息和加速时间信息。第一SINAMICS驱动器可将减速时间信息转换成减速控制信号，将加速时间信息转换成加速控制信号。小车机械驱动装置可以根据减速控制信号控制起重机的小车减速移动或根据加速控制信号控制起重机的小车加速移动。上述防摇控制系统可以提高起重机的控制精度，且可以提高程序的安全性及技术保护。

Description

起重机的防摇控制系统及其防摇控制方法

技术领域

本发明涉及一种起重机的防摇控制系统，尤其涉及一种用于卸船操作的起重机的防摇控制系统。本发明还提供了一种防摇控制方法。

背景技术

现有起重机尤其是大吨位的卸船机，在其小车带动抓斗移动时会出现抓斗摇摆情况，影响操作，因此起重机需要具备防摇功能，一般防摇功能是利用可编程逻辑控制器（PLC）实现的，PLC可借助控制驱动器，例如西门子公司的SINAMICS驱动器来控制起重机的小车机械驱动装置，从而最终控制起重机的小车以实现防摇功能。

但是PLC的扫描周期时间长，不能适应起重机的高响应速度的控制要求。另外，PLC的开放度较高，不利于程序保护与系统整体作业安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种起重机的防摇控制系统，其可以大大提高起重机的控制精度，且可以提高程序的安全性及技术保护。

本发明的再一个目的是提供一种起重机的防摇控制方法。

本发明提供了一种起重机的防摇控制系统，其包括一个感测装置、一个SIMOTION运动控制器、一个第一SINAMICS驱动器和一个小车机械驱动装置。感测装置可以感测起重机的抓斗的位置并形成一感测信号。SIMOTION运动控制器可根据感测信号计算得出抓斗的摆动周期，并根据摆动周期计算得出起重机的小车的减速时间信息和加速时间信息；第一SINAMICS驱动器可以将减速时间信息转换成一个减速控制信号，将加速时间信息转换成一个加速控制信号；小车机械驱动装置可以根据减速控制信号控制起重机的小车减速移动或根据加速控制信号控制起重机的小车加速移动。

在起重机的防摇控制系统的一种示意性实施方式中，防摇控制系统还包括一个第二SINAMICS驱动器和一个起升机械驱动装置，第二SINAMICS驱动器可从SIMOTION运动控制器接收一个升降控制信息，并将升降控制信号转换为一个升降控制信号，起升机械驱动装置可根据升降控制信号控制抓斗的升降。

在起重机的防摇控制系统的一种示意性实施方式中，感测装置为编码感测装置。

本发明还提供了一种起重机的防摇控制系统的控制方法，其包括：感测起重机的抓斗的位置；用SIMOTION运动控制器，根据所述感测到的抓斗的位置，计算出抓斗的摆动周期，并根据摆动周期计算得出起重机的小车的减速时间信息和加速时间信息；用SINAMICS驱动器将减速时间信息转换成减速控制信号，将加速时间信息转换成加速控制信号，沿小车的移动方向上，当抓斗摆动至小车的后方时SINAMICS驱动器输出减速控制信号以控制小车减速移动，当抓斗摆动至小车的前方时SINAMICS驱动器输出加速控制信号以控制小车加速移动。

由于所有计算过程都在SIMOTION运动控制器内完成，可利于程序保护与系统整体的作业安全，另外，SIMOTIOM运动控制器可以同时处理防摇的计算过程及防摇的动作控制过程，数据流相对简单，可大大提高起重机的控制精度，满足高响应速度的控制要求。

下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对起重机的防摇控制系统及其防摇控制方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1用以说明起重机的防摇控制系统的一种示意性实施方式的信号连接结构。

图2用以说明起重机的防摇控制系统的另一种示意性实施方式的信号连接结构。

图3用以说明起重机的防摇控制方法的一种示意性实施方式的控制流程。

标号说明

12 小车机械驱动装置

13 起升机械驱动装置

14 感测装置

16 SIMOTION运动控制器

18 第一SINAMICS驱动器

19 第二SINAMICS驱动器

32 抓斗

322 上固定点

34 小车。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。

图1用以说明起重机的防摇控制系统的一种示意性实施方式的信号连接结构，如图1所示，起重机的防摇控制系统包括一个感测装置14、一个西门子公司的SIMOTION运动控制器16、一个第一SINAMICS驱动器18和一个小车机械驱动装置12。其中，SIMOTION运动控制器可选用SIMOTION D435，当然也可以选用其他SIMOTION运动控制器。

其中，感测装置14可以感测起重机的抓斗32位置并形成一感测信号。SIMOTION运动控制器16可根据感测信号计算得出抓斗32的摆动周期，并根据摆动周期计算得出小车的减速时间信息和加速时间信息。例如，感测装置14可以感测到抓斗32在摆动到平衡位置时的离地高度X，并将离地高度X作为感测信号输送给SIMOTION运动控制器16，SIMOTION运动控制器16结合已知的抓斗32上固定点322的最大离地高度Y，计算得出抓斗32的摆长L，L=Y-X，根据摆长L可计算出抓斗32的摆动周期T，，并根据摆动周期T得出小车的减速时间为T，小车的加速时间为T。上述计算方式为举例说明，根据实际设备的不同，也可以采用其他感测参数和计算方式得出小车的减速时间和加速时间。其中，感测装置可以为编码感测装置。

SIMOTION运动控制器16可将计算得出小车的减速时间信息和加速时间信息，转换成一个减速控制信号和一个加速控制信号，小车机械驱动装置12可以根据减速控制信号控制起重机的小车减速移动或根据加速控制信号控制起重机的小车加速移动，即沿小车的运动方向上，当抓斗32摆动到小车34的后方后，小车机械驱动装置12控制小车减速，当抓斗32摆动到小车34的前方后，小车机械驱动装置12控制小车34加速，以实现防止抓斗32摇摆的功能。

由于所有计算过程都在SIMOTION运动控制器16内完成，可利于程序保护与系统整体的作业安全，另外，SIMOTIOM运动控制器16可以同时处理防摇的参数计算过程及防摇的动作控制过程，数据流相对简单，可大大提高起重机的控制精度，满足高响应速度的控制要求。

图2用以说明起重机的防摇控制系统的另一种示意性实施方式的信号连接结构，如图2所示，防摇控制系统还包括一个第二SINAMICS驱动器19和一个起升机械驱动装置13。SINAMICS第二驱动器19可从SIMOTION运动控制器16接收一个升降控制信息，并将升降控制信号转换为一个升降控制信号，起升机械驱动装置13可根据升降控制信号控制抓斗32的升降。升降控制信息可以由操作人员预先设置于SIMOTION运动控制器16，也可以利用感测装置14感测障碍物后，SIMOTION运动控制器16自行生成避开障碍物的升降控制信息，或者，升降控制信息还可以由操作人员通过一个输入装置根据实际操作情况输入至SIMOTION运动控制器16。

本发明还提供了一种起重机的防摇控制系统的控制方法，现结合图1和图3用以说明该控制方法的控制流程，在起重机的小车34带动抓斗32开始移动后，防摇控制开始，

执行步骤S11，用感测装置14感测抓斗32的位置，然后进入步骤S12；

执行步骤S12，SIMOTION运动控制器16根据抓斗32的位置，计算出抓斗的摆动周期，然后进入步骤S13；

执行步骤S13，SIMOTION运动控制器16根据抓斗的摆动周期，计算出起重机的小车的减速时间信息和加速时间信息，用第一SINAMICS驱动器18将减速时间信息转换成减速控制信号，将加速时间信息转换成加速控制信号，然后进入步骤S14；

执行步骤S14，沿小车34的移动方向上，判断抓斗32是否摆动至小车34的后方，如果是则进入步骤S15，如果不是则进入步骤S16；

步骤S15，用第一SINAMICS驱动器18输出减速控制信号以控制小车34减速移动，然后进入步骤S18，

步骤S16，判断抓斗32是否摆动至小车34的前方，如果是则进入步骤S17，如果不是则说明此时抓斗32处于摆动的平衡位置，直接进入步骤S18，

步骤S17，第一SINAMICS驱动器输出加速控制信号以控制小车加速移动；然后进入步骤S18，

步骤S18，判断是否需要结束此次防摇控制，如果不是则返回步骤S14，如果是则进入结束此次防摇控制，以准备下一次防摇控制的开始，本领域技术人员可以理解，判断是否需要结束此次防摇控制的判断条件可以有多种，例如是否有操作人员发出结束指令，是否抓斗出现升降变化的情况等等。另外，本领域技术人员可以理解，其中步骤S14和步骤S16的前后顺序可以颠倒，并不局限于图中所示。

利用SIMOTION运动控制器16完成计算和控制功能，可利于程序保护与系统整体的作业安全，另外，SIMOTIOM运动控制器16可以同时处理防摇的计算过程及防摇的动作控制过程，数据流相对简单，可大大提高起重机的控制精度，满足高响应速度的控制要求。

应当理解，在本文中所引证的文件仅供参考之用，且不包含任何其可能与本文的相冲突的内容。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.起重机的防摇控制系统，其特征在于，所述防摇控制系统包括：

一个感测装置（14），其可以感测起重机的抓斗的位置并形成一感测信号；

一个SIMOTION运动控制器（16），其可根据所述感测信号计算得出抓斗的摆动周期，并根据所述摆动周期计算得出起重机的小车的减速时间信息和加速时间信息；

一个第一SINAMICS驱动器（18），其可以将所述减速时间信息转换成一个减速控制信号，将所述加速时间信息转换成一个加速控制信号；和

一个小车机械驱动装置（12），其可以根据所述减速控制信号控制小车减速移动或根据所述加速控制信号控制小车加速移动；

一个第二SINAMICS驱动器（19），所述第二SINAMICS驱动器（19）可从所述SIMOTION运动控制器（16）接收一个升降控制信息，并将所述升降控制信息转换为一个升降控制信号；和

一个起升机械驱动装置（13），所述起升机械驱动装置（13）可根据所述升降控制信号控制抓斗的升降，

其中，所述升降控制信息预先设置于所述SIMOTION运动控制器（16）中，或者，在所述感测装置（14）感测到障碍物后，由所述SIMOTION运动控制器（16）自行生成所述升降控制信息，或者，所述升降控制信息由一个输入装置输入至SIMOTION运动控制器（16）。

2.如权利要求1所述的防摇控制系统，其中，所述感测装置为编码感测装置。

3.起重机的防摇控制方法，其采用如权利要求1或权利要求2所述的起重机的防摇控制系统，其特征在于，所述防摇控制方法包括：

感测起重机的抓斗的位置；

用所述SIMOTION运动控制器，根据所述感测到的抓斗的位置，计算出抓斗的摆动周期，并根据所述摆动周期计算得出起重机的小车的减速时间信息和加速时间信息；

用所述第一SINAMICS驱动器将所述减速时间信息转换成减速控制信号，将所述加速时间信息转换成加速控制信号，沿小车的移动方向上，

当抓斗摆动至小车的后方时所述第一SINAMICS驱动器输出所述减速控制信号以控制小车减速移动，

当抓斗摆动至小车的前方时所述第一SINAMICS驱动器输出所述加速控制信号以控制小车加速移动；

并且，在收到所述SIMOTION运动控制器的升降控制信息时，所述第二SINAMICS驱动器将所述升降控制信息转换为一个升降控制信号，用所述起升机械驱动装置根据所述升降控制信号控制所述抓斗的升降。