CN104860200A - 一种工业起重机防摇摆控制方法 - Google Patents

一种工业起重机防摇摆控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种工业起重机防摇摆系统，通过采用编码器、变频器以及防摇摆系统对各个驱动电机的协调工作控制，分析编码器反馈的电动葫芦上的转轴的转角参数，分析起吊重物的摇摆幅度，同步地控制大小车的加减速，从而起到防止工业起重机在起升以及运输过程中产生摇摆。本发明控制简单，操作简便，起重机摇摆量小，物件起升移动摆动量少。

Description

一种工业起重机防摇摆控制方法
技术领域
本发明涉及一种工业起重机领域，特别涉及一种工业起重机防摇摆控制方法。
背景技术
工业起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。
对于起重机的使用操作上可以知道，起重机在对于物体起升以及移动加减速的过程中负载会形成一定的摆动状况。对于这样的一个问题，在起重机的作业上降低的工作的效率，而且还是影响安全作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制简单，操作简便，起重机摇摆量小，物件起升移动摆动量少的工业起重机防摇摆控制方法。
实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种工业起重机防摇摆控制方法，包括以下步骤：
A、              起重机上的防摇摆服务器分别连接电动葫芦、大车以及小车上的驱动部件上的编码器；电动葫芦上的编码器收集电动葫芦上起吊轴的往复转角数据来得到负载的高度位置信息，以及电动葫芦驱动组件的收卷数据；大车与小车上的编码器收集大车与小车驱动部件的位置信息；编码器将检测得到的数据传送到防摇摆服务器；
B、 防摇摆服务器根据接收到的数据，分析出当前电动葫芦上起重物件的起吊高度以及缆绳的摆动幅度和摆动轨迹，防摇摆服务器同时对编码器所收集到的数据信息进行分析，并且与防摇摆服务器中所预设的参数进行比对，得出电动葫芦上起吊物是否超出摆动预设范围的检测结论；
C、 通过比对得出的重物摇摆幅度结论，防摇摆服务器通过PLC控制器控制大车以及小车上的驱动部件运动加速度，通过大车与小车的运行加速度相配合，从而控制起重机负载与缆绳摇摆幅度。
优选的是，步骤B中所述的参数为根据起重机的速度以及摆长信息进行参数的设置，参数设置范围为摆长设置范围为0.1米到200米的范围之内，大车和小车的运行速度范围为120米/每分钟以内。
本发明采用上述结构后，通过采用编码器、变频器以及防摇摆系统对各个驱动电机的协调工作控制，分析编码器反馈的电动葫芦上的转轴的转角参数，分析起吊重物的摇摆幅度，同步地控制大小车的加减速，从而起到防止工业起重机在起升以及运输过程中产生摇摆。本发明控制简单，操作简便，起重机摇摆量小，物件起升移动摆动量少。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种工业起重机防摇摆控制方法，包括以下步骤：
A、              起重机上的防摇摆服务器分别连接电动葫芦、大车以及小车上的驱动部件上的编码器；电动葫芦上的编码器收集电动葫芦上起吊轴的往复转角数据来得到负载的高度位置信息，以及电动葫芦驱动组件的收卷数据；大车与小车上的编码器收集大车与小车驱动部件的位置信息；编码器将检测得到的数据传送到防摇摆服务器；
B、 防摇摆服务器根据接收到的数据，分析出当前电动葫芦上起重物件的起吊高度以及缆绳的摆动幅度和摆动轨迹，防摇摆服务器同时对编码器所收集到的数据信息进行分析，并且与防摇摆服务器中所预设的参数进行比对，得出电动葫芦上起吊物是否超出摆动预设范围的检测结论；
C、 通过比对得出的重物摇摆幅度结论，防摇摆服务器通过PLC控制器控制大车以及小车上的驱动部件运动加速度，通过大车与小车的运行加速度相配合，从而控制起重机负载与缆绳摇摆幅度。
优选的是，步骤B中所述的参数为根据起重机的速度以及摆长信息进行参数的设置，参数设置范围为摆长设置范围为0.1米到200米的范围之内，大车和小车的运行速度范围为120米/每分钟以内。
实施例：
通过实用案例在一台工业桥式起重机上面安装了一台防摇摆服务器，在葫芦上面安装一个600脉冲的增量编码器来计算起重机实时的摆长，并且反馈给防摇摆服务器，大车采用了一台带有PROFIBUS-DP通信功能的变频器进行驱动控制，小车也采用了一台带有PROFIBUS-DP功能的变频器进行驱动控制，防摇摆服务器根据当前获得的摆长，并且通过PROFIBUS-DP通信来控制大车和小车的运行速度，所呈现的效果非常完美，摆动的幅度可以控制在3—5度范围以内。
本发明的摆长的计算公式如下：
       l = g (τ/4π)2
τ= 钟摆周期（单位：秒/S.)
π= 3.141592654
g = 重力加速度（9.81 ms-2）
l = 起重钢丝绳长度（单位：米)
由于起重机安装在不同的地理位置，需要考虑到如地球的引力等等，摆长度和摇摆周期考虑摆的数学方程。钟摆摆长的周期是一个函数。因此不得不计算长度，通过获得摇摆周期来获得正确的摆长，反之亦然。
下表是通过测量起重机的摆动周期来获得正确的摆长，起重高度测量到毫米。 
摆动周期（秒S） 摆长(毫米mm) 摆动周期（秒S） 摆长(毫米mm) 摆动周期（秒S） 摆长(毫米mm) 摆动周期（秒S） 摆长(毫米mm) 摆动周期（秒S） 摆长(毫米mm) 摆动周期（秒S） 摆长(毫米mm)
2,10 1100 3,10 2 390 4,10 4 180 5,10 6 460 6,10 9 250 7,10 12 530
2,15 1 150 3,15 2 470 4,15 4 280 5,15 6 590 6,15 9 400 7,15 12 700
2,20 1 200 3,20 2 540 4,20 4 380 5,20 6 720 6,20 9 550 7,20 12 880
2,25 1 260 3,25 2 620 4,25 4 490 5,25 6 850 6,25 9 710 7,25 13 060
2,30 1 310 3,30 2 710 4,30 4 590 5,30 6 980 6,30 9 860 7,30 13 240
2,35 1 370 3,35 2 790 4,35 4 700 5,35 7 110 6,35 10 020 7,35 13 420
2,40 1 430 3,40 2 870 4,40 4 810 5,40 7 250 6,40 10 180 7,40 13 610
2,45 1 490 3,45 2 960 4,45 4 920 5,45 7 380 6,45 10 340 7,45 13 790
2,50 1 550 3,50 3 040 4,50 5 030 5,50 7 520 6,50 10 500 7,50 13 980
2,55 1 620 3,55 3 130 4,55 5 140 5,55 7 650 6,55 10 660 7,55 14 160
2,60 1 680 3,60 3 220 4,60 5 260 5,60 7 790 6,60 10 820 7,60 14 350
2,65 1 750 3,65 3 310 4,65 5 370 5,65 7 930 6,65 10 990 7,65 14 540
2,70 1 810 3,70 3 400 4,70 5 490 5,70 8 070 6,70 11 150 7,70 14 730
2,75 1 880 3,75 3 490 4,75 5 610 5,75 8 220 6,75 11 320 7,75 14 920
2,80 1 950 3,80 3 590 4,80 5 730 5,80 8 360 6,80 11 490 7,80 15 120
2,85 2 020 3,85 3 680 4,85 5 850 5,85 8 500 6,85 11 660 7,85 15 310
2,90 2 090 3,90 3 780 4,90 5 970 5,90 8 650 6,90 11 830 7,90 15 510
2,95 2 160 3,95 3 880 4,95 6 090 5,95 8 800 6,95 12 000 7,95 15 710
3,00 2 240 4,00 3 980 5,00 6 210 6,00 8 950 7,00 12 180 8,00 15 900
3,05 2 310 4,05 4 080 5,05 6 340 6,05 9 100 7,05 12 350 8,05 16 100
表格1 负载摆动的时间以秒/S为单位，相关负载的长度以毫米/mm为单位
起重机通过电动葫芦上的编码器测量出来的摆长来计算出钟摆的周期，下表是通过编码器测量出的摆长计算出摆动的周期时间。
  
钟摆长度[m] 钟摆时间 [s] 钟摆长度[m] 钟摆时间 [s] 钟摆长度[m] 钟摆时间 [s] 钟摆长度[m] 钟摆时间 [s]
1.0 2.01 17.0 8.27 33.0 11.52 49.0 14.04
1.5 2.46 17.5 8.39 33.5 11.61 49.5 14.11
2.0 2.84 18.0 8.51 34.0 11.70 50.0 14.19
2.5 3.17 18.5 8.63 34.5 11.78 50.5 14.26
3.0 3.47 19.0 8.74 35.0 11.87 51.0 14.33
3.5 3.75 19.5 8.86 35.5 11.95 51.5 14.40
4.0 4.01 20.0 8.97 36.0 12.04 52.0 14.47
4.5 4.26 20.5 9.08 36.5 12.12 52.5 14.54
5.0 4.49 21.0 9.19 37.0 12.20 53.0 14.60
5.5 4.70 21.5 9.30 37.5 12.28 53.5 14.67
6.0 4.91 22.0 9.41 38.0 12.37 54.0 14.74
6.5 5.11 22.5 9.52 38.5 12.45 54.5 14.81
7.0 5.31 23.0 9.62 39.0 12.53 55.0 14.88
7.5 5.49 23.5 9.72 39.5 12.61 55.5 14.94
8.0 5.67 24.0 9.83 40.0 12.69 56.0 15.01
8.5 5.85 24.5 9.93 40.5 12.77 56.5 15.08
9.0 6.02 25.0 10.03 41.0 12.85 57.0 15.15
9.5 6.18 25.5 10.13 41.5 12.92 57.5 15.21
10.0 6.34 26.0 10.23 42.0 13.00 58.0 15.28
10.5 6.50 26.5 10.33 42.5 13.08 58.5 15.34
11.0 6.65 27.0 10.42 43.0 13.15 59.0 15.41
11.5 6.80 27.5 10.52 43.5 13.23 59.5 15.47
12.0 6.95 28.0 10.62 44.0 13.31 60.0 15.54
12.5 7.09 28.5 10.71 44.5 13.38 60.5 15.60
13.0 7.23 29.0 10.80 45.0 13.46 61.0 15.67
13.5 7.37 29.5 10.90 45.5 13.53 61.5 15.73
14.0 7.51 30.0 10.99 46.0 13.61 62.0 15.80
14.5 7.64 30.5 11.08 46.5 13.68 62.5 15.86
15.0 7.77 31.0 11.17 47.0 13.75 63.0 15.92
15.5 7.90 31.5 11.26 47.5 13.83 63.5 15.99
16.0 8.02 32.0 11.35 48.0 13.90 64.0 16.05
16.5 8.15 32.5 11.44 48.5 13.97 64.5 16.11
表格2 摇摆的长度以米/m为单位，摇摆的时间以秒/S为单位。
通过以上两个表格以及前面的公式得出：获得了摆动的周期就等于获得正确的摆长，由于地理位置等因素影响，我们可能人工测量出来的摆长不一定是正确的，如果要获得正确的摆长我们需要按照以上表格的内容进行摆动周期的测量，从而获得正确的摆长。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种工业起重机防摇摆控制方法，包括以下步骤：
A、起重机上的防摇摆服务器分别连接电动葫芦、大车以及小车上的驱动部件上的编码器；电动葫芦上的编码器收集电动葫芦上起吊轴的往复转角数据来得到负载的高度位置信息，以及电动葫芦驱动组件的收卷数据；大车与小车上的编码器收集大车与小车驱动部件的位置信息；编码器将检测得到的数据传送到防摇摆服务器；
B、防摇摆服务器根据接收到的数据，分析出当前电动葫芦上起重物件的起吊高度以及缆绳的摆动幅度和摆动轨迹，防摇摆服务器同时对编码器所收集到的数据信息进行分析，并且与防摇摆服务器中所预设的参数进行比对，得出电动葫芦上起吊物是否超出摆动预设范围的检测结论；
C、通过比对得出的重物摇摆幅度结论，防摇摆服务器通过PLC控制器控制大车以及小车上的驱动部件运动加速度，通过大车与小车的运行加速度相配合，从而控制起重机负载与缆绳摇摆幅度。
2.根据权利要求1所述的工业起重机防摇摆控制方法，其特征在于：步骤B中所述的参数为根据起重机的速度以及摆长信息进行参数的设置，参数设置范围为摆长设置范围为0.1米到200米的范围之内，大车和小车的运行速度范围为120米/每分钟以内。
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