CN104609311A - 一种用于起重机的双卷扬同步控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于起重机的双卷扬同步控制系统及方法，系统包括对称设置在起重机臂头两侧的两个激光测距仪，各激光测距仪的探头保持竖直向下，起重机臂头通过两组独立的可调速的卷扬与位于下方的吊钩相连接，吊钩的两侧延伸出测距挡板，各测距挡板位于对应侧的激光测距仪的正下方，两个激光测距仪分别测量对应侧卷扬距离测距挡板的高度，并将高度信号传输给控制器，控制器通过卷扬调速机构控制对应卷扬的速度。本发明通过臂架头部两侧的激光测距仪，得出吊钩双边滑轮高度差，通过调节卷扬转速，减小此高度差，来保证双卷扬同步，能够解决双卷扬同步作业稳定性及安全性的问题，控制简单可靠，具有良好的应用前景。

Description

一种用于起重机的双卷扬同步控制系统及方法

技术领域

本发明涉及起重机控制技术领域，具体涉及一种用于起重机的双卷扬同步控制系统及方法。

背景技术

随着科技开发基础设施建设的推进，传统的单卷扬的穿绳吊装已无法满足要求，一方面受制于钢丝绳的单绳拉力，一方面受限于卷扬机构的转矩，因此越来越多的设备需要多个卷扬辅助吊装，受液压系统，结构件差异，摩擦力等多方面因素影响，采用传统的等变量控制（输入相同的控制信号）很难保证多个卷扬在单位时间放出或收回相同长度的钢丝绳，出绳量/收绳量不同会导致吊钩倾斜，钢丝绳、滑轮组磨损，造成事故。

现有起重机有采用卷扬外加计数器来控制双卷扬同步，虽然在现实中应用广泛，但系统本身对外界条件要求较高，要保证系统正常工作，需同时满足以下三点要求：

（1）启用同步模式前必须先手动调整吊钩至水平，计数器测得的是脉冲信号，控制器断电后无法记录卷扬出绳状态，系统无法判断初始的吊钩倾斜程度；

（2）两个卷扬的卷筒直径必须相等，若卷筒直径超过规定值，卷扬每转一周都会将偏差累积，旋转圈数多了以后就会导致吊钩倾斜；

（3）钢丝绳直径及长度也必须相等，只有这样才能保证两个卷扬在旋转相同角度时的出/收绳量相等，若长时间使用一个卷扬而后再使用双卷扬工况就很可能出现钢丝绳直径不同的情况。在此种情况就无法采用原方案来控制卷扬同步。

若以上三点任一条件不满足，采用计数器控制卷扬同步的系统就无法保证作业过程中吊钩水平，要求比较苛刻，实际操作比较复杂，此外，还有采用在卷筒处安装绝对编码器的卷扬同步控制策略，该策略同样具有上述（2）、（3）的缺点，同时每次缠绳还需要重新对编码器进行标定，此外，对于一个卷扬对应两个马达的这种系统，该绝对编码器很难安装。

发明内容

本发明所解决的技术问题是现有起重机有采用卷扬外加计数器或者绝对编码器来控制双卷扬同步，要求比较苛刻，实际操作比较复杂的问题。本发明的用于起重机的双卷扬同步控制系统及方法，通过臂架头部两侧的激光测距仪，得出吊钩双边滑轮高度差，通过调节卷扬转速，减小此高度差，来保证双卷扬同步，能够解决双卷扬同步作业稳定性及安全性的问题，控制简单可靠，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于起重机的双卷扬同步控制系统，其特征在于：包括对称设置在起重机臂头两侧的两个激光测距仪，各激光测距仪的探头保持竖直向下，所述起重机臂头通过两组独立的可调速的卷扬与位于下方的吊钩相连接，所述吊钩的两侧延伸出测距挡板，各测距挡板位于对应侧的激光测距仪的正下方，两个激光测距仪分别测量对应侧卷扬距离测距挡板的高度，并将高度信号传输给控制器，所述控制器通过卷扬调速机构控制对应卷扬的速度。

前述的一种用于起重机的双卷扬同步控制系统，其特征在于：所述测距挡板水平设置在吊钩的的两侧。

基于上述的用于起重机的双卷扬同步控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将控制器内设置吊钩位于水平状态时两侧的最大允许误差a0、卷扬同步起调时吊钩两侧高度最大允许偏差量a1、卷扬运行时吊钩两侧高度最大允许偏差量a2，保证0<a0<a1<a2；

步骤（2），通过两个激光测距仪分别测量对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB；

步骤（3），控制器通过卷扬调速机构实现两组可调速的卷扬同步；

步骤（4），通过两个激光测距仪实时测量计算对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值，若|LA-LB|<a2，则执行步骤（5）；否则，吊钩的倾斜已超出正常范围，状态异常输出报警；

步骤（5），判断对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值是否大于卷扬同步起调时吊钩两侧高度最大允许偏差量a1，若|LA-LB|>a1，则执行步骤（6）；否则，使两组可调速的卷扬保持此时的转速控制吊钩起升或者下降；

步骤（6），判断对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值是否大于吊钩位于水平状态时两侧的最大允许误差a0，若|LA-LB|>a0，则执行步骤（7）；否则，使两组可调速的卷扬保持此时的转速控制吊钩起升或者下降；

步骤（7），判断吊钩的工作状态，若吊钩在上升状态时，则执行步骤（8）；若吊钩在下降，则执行步骤（9）；

步骤（8），判断LA是否大于LB，若LA>LB，则通过控制器减少LB对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）；否则，通过控制器减少LA对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）；

步骤（9），判断LA是否大于LB，若LA>LB，则通过控制器减少LA对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）；否则，通过控制器减少LB对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）。

    本发明的有益效果是：本发明的用于起重机的双卷扬同步控制方法，通过臂架头部两侧的激光测距仪，得出吊钩双边滑轮高度差，通过调节卷扬转速，减小此高度差，来保证双卷扬同步，能够解决双卷扬同步作业稳定性及安全性的问题，控制简单可靠，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于起重机的双卷扬同步控制系统的系统框图。

图2是本发明的用于起重机的双卷扬同步控制方法的流程图。

图3是本发明的吊钩理想状态下的示意图。

图4是本发明的吊钩倾斜角度控制在a°以内的示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种用于起重机的双卷扬同步控制系统，包括对称设置在起重机臂头两侧的两个激光测距仪A、B，各激光测距仪的探头保持竖直向下，起重机臂头通过两组独立的可调速的卷扬1、2与位于下方的吊钩5相连接，吊钩5的两侧延伸出测距挡板3、4，各测距挡板位于对应侧的激光测距仪的正下方，两个激光测距仪分别测量对应侧卷扬距离测距挡板的高度，并将高度信号传输给控制器，所述控制器通过卷扬调速机构控制对应卷扬的速度，激光测距仪A、可调速的卷扬1和测距挡板3位于一侧，激光测距仪B、可调速的卷扬2和测距挡板4位于另一侧，测距挡板3、4水平设置在吊钩5的两侧。

基于上述的用于起重机的双卷扬同步控制系统的控制方法，如图2所示，包括以下步骤，

步骤（1），将控制器内设置吊钩位于水平状态时两侧的最大允许误差a0、卷扬同步起调时吊钩两侧高度最大允许偏差量a1、卷扬运行时吊钩两侧高度最大允许偏差量a2，保证0<a0<a1<a2；

这里为避免控制器频繁在某点调整卷扬速度，由（a0,a1）组成控制回滞区间，由于各种偏差，导致双边的高度差的绝对值总不为0，因此，设置a0，若高度信号单位为毫米，则此值可取5-20之间 （可视检测设备精度而定）；a1为卷扬同步起调时吊钩两侧高度允许偏差量，是一个控制数值，如图3及图4所示，假如总体设计者要求吊钩倾斜角度控制在a°以内，即倾角小于a°则认为可以不用调整，大于a°后则需要调整。倾角a°与高度差值a1的换算关系，a1=L×sin(a°) ，L为卷扬1、2中心点的水平间距，a°的值一般取3°~4°；a2为卷扬运行时吊钩两侧高度最大允许偏差量，在结构件不发生变形损坏的情况下，双边高度差不会大于a2，该值是吊钩的结构特性参数；

步骤（2），通过两个激光测距仪分别测量对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB；

步骤（3），控制器通过卷扬调速机构实现两组可调速的卷扬同步；

步骤（4），通过两个激光测距仪实时测量计算对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA（激光测距仪A侧）、LB（激光测距仪B侧）的差值的绝对值，若|LA-LB|<a2，则执行步骤（5）；否则，吊钩的倾斜已超出正常范围，状态异常输出报警；

步骤（5），判断对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值是否大于卷扬同步起调时吊钩两侧高度最大允许偏差量a1，若|LA-LB|>a1，则执行步骤（6）；否则，使两组可调速的卷扬保持此时的转速控制吊钩起升或者下降；

步骤（6），判断对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值是否大于吊钩位于水平状态时两侧的最大允许误差a0，若|LA-LB|>a0，则执行步骤（7）；否则，使两组可调速的卷扬保持此时的转速控制吊钩起升或者下降；

步骤（7），判断吊钩的工作状态，若吊钩在上升状态时，则执行步骤（8）；若吊钩在下降，则执行步骤（9）；

步骤（8），判断LA是否大于LB，若LA>LB，则通过控制器减少LB对应侧卷扬2的转速，并返回步骤（6）；否则，通过控制器减少LA对应侧卷扬1的转速，使吊钩趋于水平，并返回步骤（6）；

步骤（9），判断LA是否大于LB，若LA>LB，则通过控制器减少LA对应侧卷扬1的转速，并返回步骤（6）；否则，通过控制器减少LB对应侧卷扬2的转速，使吊钩趋于水平，并返回步骤（6）。

本发明有效降低了避同步作业下操作者的劳动强度，免了繁琐的传感器标定过程，降低了对系统硬件的要求。随着对吊装精细程度要求的提高，卷扬微动作控制要求也越来与严格，现有系统没有可以表征卷扬钢丝绳状态的物理量，无法将液电系统更好的融合到一起，本发明为整个控制系统提供了可拓展的功能：1、根据起重机臂架所处工况（信息包括臂架长度，臂架角度），结合测距仪测得数据即可得出吊钩的高度，为以后智能化、自动化、远程化吊装控制提供条件；2、测距仪测得数据结合钢丝绳缠绕倍率可计算出卷扬上钢丝绳状态，便于计算卷扬转动惯量，为卷扬对于二次起升冲击及下滑有优化控制的作用。

综上所述，本发明的用于起重机的双卷扬同步控制方法，通过臂架头部两侧的激光测距仪，得出吊钩双边滑轮高度差，通过调节卷扬转速，减小此高度差，来保证双卷扬同步，能够解决双卷扬同步作业稳定性及安全性的问题，控制简单可靠，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种用于起重机的双卷扬同步控制系统，其特征在于：包括对称设置在起重机臂头两侧的两个激光测距仪，各激光测距仪的探头保持竖直向下，所述起重机臂头通过两组独立的可调速的卷扬与位于下方的吊钩相连接，所述吊钩的两侧延伸出测距挡板，各测距挡板位于对应侧的激光测距仪的正下方，两个激光测距仪分别测量对应侧卷扬距离测距挡板的高度，并将高度信号传输给控制器，所述控制器通过卷扬调速机构控制对应卷扬的速度。

2.根据权利要求1所述的一种用于起重机的双卷扬同步控制系统，其特征在于：所述测距挡板水平设置在吊钩的的两侧。

3.基于权利要求1所述的一种用于起重机的双卷扬同步控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将控制器内设置吊钩位于水平状态时两侧的最大允许误差a0、卷扬同步起调时吊钩两侧高度最大允许偏差a1、卷扬运行时吊钩两侧高度最大允许偏差量a2，保证0<a0<a1<a2；

步骤（2），通过两个激光测距仪分别测量对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB；

步骤（3），控制器通过卷扬调速机构实现两组可调速的卷扬同步；

步骤（4），通过两个激光测距仪实时测量计算对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值，若|LA-LB|<a2，则执行步骤（5）；否则，吊钩的倾斜已超出正常范围，状态异常输出报警；

步骤（5），判断对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值是否大于卷扬同步起调时吊钩两侧高度最大允许偏差量a1，若|LA-LB|>a1，则执行步骤（6）；否则，使两组可调速的卷扬保持此时的转速控制吊钩起升或者下降；

步骤（6），判断对应侧卷扬距离测距挡板的高度LA、LB的差值的绝对值是否大于吊钩位于水平状态时两侧的最大允许误差a0，若|LA-LB|>a0，则执行步骤（7）；否则，使两组可调速的卷扬保持此时的转速控制吊钩起升或者下降；

步骤（7），判断吊钩的工作状态，若吊钩在上升状态时，则执行步骤（8）；若吊钩在下降，则执行步骤（9）；

步骤（8），判断LA是否大于LB，若LA>LB，则通过控制器减少LB对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）；否则，通过控制器减少LA对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）；

步骤（9），判断LA是否大于LB，若LA>LB，则通过控制器减少LA对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）；否则，通过控制器减少LB对应侧卷扬的转速，并返回步骤（6）。