CN105480865A - 一种船用吊车控制装置 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明提供了基于PLC的船用吊车基于输入整形技术的控制装置，包括基于拉格朗日动力学方程建立的船用吊车的数学模型和应用输入整形技术设计船用吊车的ZV、ZVD、ZVDD和EI输入整形器来减小或消除负载的残余摆动，以及PLC为核心包括数字量输出、数字量输入、模拟量输入、模拟量输出和通信模块的船用吊车控制系统。本发明的结构特点及有益效果：开环的输入整形器，其可以较为全面的解决了船用吊车的负载摆动问题，设计简单方便，易于实现。</b>
Description
技术领域
本发明涉及一种船用吊车控制装置，尤其是基于PLC的船用吊车基于输入整形技术的一种船用吊车控制装置。
背景技术
随着能源需求量的不断增长，世界各国纷纷加大了对海洋开发的力度，建设海洋工程方兴未艾。船用吊车是海洋工程中的重要工具，它广泛应用于造船工程、桥梁建筑、水下抢救、建港水工作业等各种海洋工程，发展迅速，有着广阔的发展前景。但因船用吊车自身结构以及海风海浪等原因，在吊运过程中船用吊车会产生摆动现象，这不仅降低了生产的工作效率，同时也给工作人员带来安全隐患。可见，船用吊车的防摆控制尤为重要。为了消除负载的残余摆动，提高船用吊车的工作效率，大多数的船用吊车都装有防摆装置。防摆装置在形式上主要分为两大类：机械防摆装置和电子防摆装置。在机械防摆中，操作员需要减速或者加入反向阻尼来减小甚至抑制负载的摆动，这样不仅会提高工作成本，同时也会降低了生产效率。在电子防摆中，若能将防摆控制器和船用吊车控制系统有效的结合起来，这样在减小摆动的同时也可以减少作业时间。因此，船用吊车的防摆控制方法，对提高工作效率、减小安全隐患、缩短工作周期等都有着重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船用吊车控制装置，尤其是基于PLC的船用吊车基于输入整形技术的控制装置及其方法。本发明以回转式挺杆起重机的吊物系统为研究对象，依据拉格朗日动力学方程建立船用吊车的数学模型，采用输入整形技术实现船用吊车的防摆控制，该方法简单，易于实现，不仅有效地抑制了负载的残余摆动，还提高了船用吊车的工作效率。同时本发明还包含了基于PLC的控制装置，包括数字量输出、数字量输入、模拟量输入、模拟量输出和通信模块。
本发明的目的是这样实现的：
本发明首先对船用吊车进行抽象，得出其物理模型，在基于拉格朗日动力学方程推导出船用吊车的数学模型，在改数学模型的基础上分别设计了船用吊车系统的ZV、ZVD、ZVDD和单峰EI、双峰EI输入整形器来减小或消除负载的残余摆动。船用吊车运行过程分为回转运行过程、俯仰运行过程和升降运行过程，那么船用吊车运行机构就应包括回转运行机构、俯仰运行机构和升降机机构。在本船用吊车控制系统中，只要对船用吊车的回转机构、俯仰机构、起升机构进行检测与控制即可；本发明包括基于PLC的船用吊车控制装置，该控制装置由CPU模块、数字量输出、数字量输入、模拟量输入、模拟量输出和通信模块组成。
本发明的结构特点及有益效果：开环的输入整形器，其可以较为全面的解决了船用吊车的负载摆动问题，设计简单方便，易于实现。
附图说明
图1为本发明基于PLC的船用吊车控制系统结构图；
图2为船用吊车的物理模型；
图3为双峰EI整形器的矢量图；
图4本发明的PLC程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理和具体连接关系做更详细地描述：
实施例1
结合图1，图1是本发明基于PLC的船用吊车控制系统结构图，主要包括：CPU模块、通信模块、数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出，所述的数字量输入包括配电柜状态、限位信号，所述的数字量输出包括启动停止控制、故障报警控制，所述的模拟量输入包括电机温度、回转角加速度、俯仰角加速度、升降速度、配电柜电压、配电柜电流，所述的模拟量输出包括平面内摆角、平面外摆角；船用吊车运行过程分为回转运行过程、俯仰运行过程和升降运行过程，船用吊车运行机构包括回转运行机构、俯仰运行机构和升降机机构；在本船用吊车控制系统中，对船用吊车的回转机构、俯仰机构、起升机构进行检测与控制。
实施例2
图2为船用吊车的物理模型。在船用吊车的物理模型中，负载的残余摆动可以表示为吊臂平面内的摆角和吊臂平面外的摆角。设负载的质量为m，吊臂的长度为，绳长为L,吊臂平面与船用吊车水平轴（即X轴）的夹角为回转角，吊臂平面与船用吊车竖直轴（即Z轴）的夹角为俯仰角，则吊臂顶端在惯性坐标系下的位置为
负载在惯性坐标系下的位置为
将上式代入负载在惯性坐标系下的位置为
式中均随时间变化。考虑绳长运动时，也随时间变化。
实施例3
图3双峰EI整形器的矢量图；利用矢量图联立约束方程，求解无阻尼系统的双峰EI输入整形器的参数为
其中，。
实施例4
图4本发明的PLC程序流程图，PLC软件的设计采取“自上而下”的设计方法，依据控制系统的需要，应用模块化的程序结构，把系统的程序按功能分为回转运动、俯仰运动和起升运动进行控制。
Claims (6)
1.一种船用吊车控制装置，其特征在于：该装置采用基于拉格朗日动力学方程建立的船用吊车的数学模型和应用输入整形技术设计船用吊车的ZV、ZVD、ZVDD和EI输入整形器，并包括以PLC为核心，包括CPU模块、通信模块、数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出的船用吊车控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种船用吊车控制装置，其特征在于：所述的数字量输入包括配电柜状态、限位信号。
3.根据权利要求1所述的一种船用吊车控制装置，其特征在于：所述的数字量输出包括启动停止控制、故障报警控制。
4.根据权利要求1所述的一种船用吊车控制装置，其特征在于：所述的模拟量输入包括电机温度、回转角加速度、俯仰角加速度、升降速度、配电柜电压、配电柜电流。
5.根据权利要求1所述的一种船用吊车控制装置，其特征在于：所述的模拟量输出包括平面内摆角、平面外摆角。
6.根据权利要求1所述的一种船用吊车控制装置，其特征在于：PLC软件把系统的程序按功能分为回转运动、俯仰运动和起升运动进行控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410470429.7A CN105480865A (zh) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | 一种船用吊车控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201410470429.7A CN105480865A (zh) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | 一种船用吊车控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN105480865A true CN105480865A (zh) | 2016-04-13 |
Family
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Family Applications (1)
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| CN201410470429.7A Pending CN105480865A (zh) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | 一种船用吊车控制装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN105480865A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106006417A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-10-12 | 徐州重型机械有限公司 | 一种起重机吊钩摆动的监控系统及方法 |
| CN111606206A (zh) * | 2019-02-22 | 2020-09-01 | 三菱重工机械系统株式会社 | 载荷计算装置及载荷计算方法 |
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2014
- 2014-09-16 CN CN201410470429.7A patent/CN105480865A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160413 |