CN108408524A - 电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法及装置 - Google Patents

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张西良
刘宁
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    • B66B7/1215—Checking means specially adapted for ropes or cables

Abstract

本发明公开了电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法及装置，包括：能够形成闭环控制连接的拉力传感器、钢丝绳卷筒、同步带、收绳电机、变频器、排绳器、单片机以及手机APP；所述拉力传感器与所述单片机相连，将检测的钢丝绳拉力传送给单片机；所述单片机与所述变频器、所述收绳电机、所述同步带、所述钢丝绳卷筒、所述排绳器依次相连，所述单片机根据检测的拉力大小，通过控制变频器控制收绳电机转速；所述收绳电机通过同步带给排绳器提供动力，排绳器与钢丝绳卷筒配合将钢丝绳自动、有序排绳。同时，单片机将检检测信息发送至手机APP实时显示，并接收APP发送的控制，实现远程可视化操作。

Description

电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法及装置
技术领域
本发明属于电梯技术领域，涉及一种电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法和收绳装置。具体涉及一种适用于电梯载荷替载试验、能够自适应电梯下降速度对钢丝绳进行回收并有序排列的自动收绳方法及装置。
背景技术
在电梯形式性能试验中，载荷替载试验时电梯是上升的，传递载荷的钢丝绳卷筒处于放绳状态；当载荷替载试验结束，电梯向下行驶，钢丝绳卷筒必须处于收绳状态，此时需要对钢丝绳进行回收(整齐地缠绕在卷筒上)。在电梯的下降过程中，由于其运行速度是时变的，收绳装置需根据电梯下降速度自动调节收绳电机转速，达到及时收绳的目的。同时，需实现对钢丝绳自动有序排列，避免出现杂乱、堆叠现象。本发明的收绳方法及装置通过对钢丝绳上的拉力控制，自动调节收绳电机的转速，及时地回收钢丝绳，并利用排绳器将钢丝绳整齐、有序地排列在卷筒上。
目前，从已有专利的查阅可知，对于钢丝绳收绳技术研究主要运用于煤矿行业，用于保证工区提升机安全稳定运行，针对电梯载荷替载试验系统的自动收绳技术研究极少。如发明专利(CN202754625U，山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司)“钢丝绳收绳装置”，该发明将钢丝绳接入绳盘，由电动机转动通过第一传动机构、减速机、第二传动机构减速后带动轴转动，进而带动绳盘转动，实现收绳功能。该收绳装置主要是对矿用钢丝绳进行回收，但并未实现钢丝绳的有序排列，无法充分利用卷筒收绳空间，同时容易造成钢丝绳缠绕现象。
发明专利(CN105883487A，赵晓英)“自动收绳装置”，该发明装置包括绝缘滚轮、电机、支撑板和滚轴。在支撑板的左端有一固定杆，右端通过可拆卸装置固定右活动杆，滚轴两端分别安装在左固定杆和右活动杆上，电机的动力输出轴与滚轴一端通过带传动装置连接。该装置主要用于绝缘绳的存储，对收绳速度要求不高，功能不够完善。
发明专利(CN106348092A，寇子明，高贵军)“一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置”，该发明装置包括电机、减速器、扭矩传感器、排绳装置等。减速器将电机提供的动力减速后输出，通过驱动轴带动卷筒转动，同时扭矩传感器不断获取卷筒实际转速并进行信号回馈，达到自动调速目的。绳盘每转动一圈，电控柜控制排绳器轴向移动一个钢丝绳直径的距离。该发明装置技术相对成熟，基本实现了自动收绳及排绳目的。但在电梯载荷替载试验中，电梯的运行速度具有时变性，需实现卷筒收绳速度的自动调节，及时、有序地对钢丝绳进行回收。因此该专利仍存在很大不足。
综上所述，虽然现阶段收绳技术在各方面有了很快的发展，但是在电梯载荷替载领域尚未出现理想的方案。现有收绳装置自动化程度低、效果差，不能实现收绳速度的自适应调节，无法满足电梯载荷替载试验要求，因此非常有必要研发一种基于电梯载荷替载试验的自动收绳方法与装置。本发明提出的电梯载荷替载自动收绳方法及装置，通过对钢丝绳上拉力大小的监控，实现收绳电机转速的闭环控制的自适应调节功能，使得收绳速度紧跟电梯下降速度的变化，提高收绳工作的快速性及准确性。同时利用排绳器对钢丝绳进行排绳，实现钢丝绳在卷筒上的有序排列。
发明内容
本发明针对目前收绳技术自动化程度低，功能不完备，不能实现收绳速度的自适应调节，无法满足电梯载荷替载试验钢丝绳收绳要求等问题，提出了一种电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法和收绳装置。本发明所述的替载是指：现有电梯载荷都是利用砝码来进行检测的，本发明是设计一个特定的装置来代替砝码加载进行检测。
本发明所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，主要由拉力传感器、钢丝绳卷筒、同步带、收绳电机、变频器、排绳器、单片机A、单片机B、无线接收模块、无线发送模块、GPRS无线通信模块、手机APP等组成。
上述方案中，电梯载荷加载试验结束后，当电梯开始向下行驶，安装在电梯轿厢底部的单片机A通过拉力传感器检测钢丝绳上拉力大小，在分析处理后通过无线模块向安装在电梯井道底坑中的单片机B发送钢丝绳受力信号；单片机B根据钢丝绳受力大小，控制收绳电机的转速，使得钢丝绳卷筒的线速度等于或略大于电梯下行速度，从而保证钢丝绳具有适度张紧力，进而实现钢丝绳的及时回收。
上述方案中，采用排绳器对钢丝绳在卷筒上进行排列。所述排绳器主要包括光杆及导线筒等，钢丝绳穿过排绳器导线筒缠绕在卷筒上；排绳器动力通过同步带由收绳电机提供，排绳器带动钢丝绳在光杆上左右移动，实现有序排绳；所述排绳器能够实现自动换向及收放绳状态切换功能。
上述方案中，利用GPRS无线通信模块建立数据传输网络，实现单片机B与手机APP之间的数据通信。
上述方案中，通过Android平台对人机交互部分进行开发设计，利用手机APP实现检测和控制的可视化。所述手机APP界面主要包括电梯的运行状态、采集到的拉力大小显示及收绳电机的起/停按钮，通过拉力显示值检测钢丝绳上受力情况，并利用起/停按钮远程操控收绳电机的运行、停止工作。
本发明与现有技术方案相比有益效果是：
本发明通过对钢丝绳上拉力大小的控制，对收绳电机转速进行自适应调节，实现对钢丝绳的及时、准确回收；利用排绳器对钢丝绳进行排列，实现有序排绳；同时利用Android平台开发设计人机交互界面，通过手机APP实现数据读取及控制过程的可视化。能够满足电梯载荷替载试验自动收绳需求，提高其工作的可靠性。
附图说明
图1是本发明电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置组成示意图。
图2(a)是本发明电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置安装俯视图及(b)为左视图。
图中：1.排绳器左支架；2.光杆；3.排绳器右支架；4.收绳电机；5.卷筒右支架；6.导线筒；7.卷筒；8.卷筒左支架；9.拉力传感器；10.电梯轿厢底部；11.钢丝绳；12.同步带。
图3是本发明钢丝绳自动收绳装置的收绳过程控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法及装置做进一步的说明：
如图1、图2所示，本发明所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，主要由拉力传感器9、钢丝绳卷筒7、同步带12、收绳电机4、变频器、排绳器(导线筒6、光杆2)、单片机A、单片机B、无线发送模块、无线接收模块、GPRS通信模块、手机APP等组成。
所述钢丝绳11为电梯专用钢丝绳，结构18*19S+NF，直径约为11mm；所述钢丝绳卷筒7长306mm、直径220mm、厚约7mm；所述拉力传感器9选用环式拉力传感器，量程0-3t；所述单片机A、单片机B选用型号为STM32F429微处理器；所述无线发送模块、无线接收模块选用E61-DTY-50型号的无线数传电台；所述通信模块选用GPRS无线通信模块；所述收绳电机4采用台力系列，功率550W、转速1400r/min；所述变频器选用型号为VDF6800磁通矢量变频器，功率750W；所述排绳器选用祁氏强力GP30型光杆排绳器。
如图2所示，本发明所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，安装位置包括电梯轿厢底部10、电梯井道底坑及电梯轿厢外部三个地方。所述环式拉力传感器9上下各有两个圆孔，可以安装两个卸扣，用销轴连接。钢丝绳11穿过其中一个卸扣与传感器一端固定相连，传感器另一端连接至轿厢底部。同时，置于轿厢底部的单片机A与无线发送模块通过串口相连接，进行信号传输。所述无线接收模块、单片机B、收绳电机4、变频器、钢丝绳卷筒7、同步带12及排绳器等安装在电梯井道底坑内；所述GPRS无线通信模块、手机APP等置于轿厢外部。
在电梯形式性能试验中，载荷替载试验时电梯是上升的，安装于卷筒左支架8、卷筒右支架5上的钢丝绳卷筒7处于放绳状态，当载荷替载试验结束，电梯向下行驶，钢丝绳卷筒7必须处于收绳状态。如图1、2所示，本发明所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法是：安装在电梯轿厢底部的单片机A通过拉力传感器9检测钢丝绳11上拉力大小，在分析处理后通过无线模块向安装在电梯井道底坑中的单片机B发送钢丝绳受力信号；单片机B根据钢丝绳受力大小，控制收绳电机4的转速，对钢丝绳11进行回收。同时，排绳器对钢丝绳11进行排绳工作，进而实现钢丝绳11在卷筒7上的有序排列。
所述排绳器主要包括光杆2及导线筒6等，安装于排绳装置的排绳器左支架1、排绳器右支架3两支架上，两个支架固定在电梯井道底坑内。其动力通过同步带12由收绳电机4提供，同步带12带动光杆2转动，此时钢丝绳在光杆上移动；钢丝绳11穿过导线筒6缠绕在钢丝绳卷筒7上，排绳器带动钢丝绳11在光杆上左右移动，实现有序排绳；当排绳器带动钢丝绳11行走至卷筒7边缘触碰定位块后，实现瞬间换向；排绳器带有调节装置，可对钢丝绳11排列的疏密性进行调节；同时，利用排绳器上状态转换开关，即可实现钢丝绳卷筒7收放绳工作的切换。
上述方案中，为避免收绳电机4转速频繁调节带来的损耗，需设定合理的拉力大小范围，通过对钢丝绳11受力大小的调节，控制收绳电机4转速，使得钢丝绳卷筒7的线速度等于或略大于电梯下行速度，从而保证钢丝绳11具有适度张紧力，进而及时地对钢丝绳11进行回收。
上述方案中，采用C/S模式设计电梯载荷替载试验系统中钢丝绳自动收绳装置的Android客户端，利用手机APP实现数据的实时读取以及控制过程的可视化。所述手机APP界面主要包括电梯的运行状态、采集到的拉力大小显示及收绳电机4的起/停按钮，通过拉力显示值读取钢丝绳上受力情况，并利用起/停按钮远程操控收绳电机4的运行、停止工作。
如图3所示，本发明电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳过程控制流程是：系统上电进行初始化，单片机B读取上位机按钮信号，判断停止按钮是否按下；若停止按钮按下，则回到初始化操作，等待命令信号，若停止按钮未按下，则读取拉力传感器9拉力值信号并进行处理判断；若拉力值大于初始设定范围的最大值，则进行收绳电机4减速操作，若拉力值小于初始设定范围的最小值，则进行收绳电机4加速操作，若拉力值在初始设定范围之内，则收绳电机4保持转速不变。同时，单片机B实时将拉力值发送给上位机的手机。
本发明可以在电梯载荷替载试验系统钢丝绳收绳过程中，通过拉力传感器检测钢丝绳上拉力大小，进而实现动态自适应电梯运行状态，调整卷筒收绳速度，达到准确收绳的目的；采用排绳器对钢丝绳进行排列，实现有序排绳；同时利用Android平台进行人机交互，实现数据读取及控制过程的可视化。本发明适用于电梯载荷替载试验、能够自适应电梯下降速度对钢丝绳进行回收并有序排列，保证了电梯载荷替载试验的可靠稳定自动进行，在电梯形式载荷性能试验中具有重要意义。
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方式的具体说明，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式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，包括：能够形成闭环控制连接的拉力传感器(9)、钢丝绳卷筒(7)、同步带(12)、收绳电机(4)、变频器、排绳器、单片机；
所述拉力传感器(9)与所述单片机相连，将检测的钢丝绳拉力传送给单片机；
所述单片机与所述变频器、所述收绳电机(4)、所述同步带(12)、所述钢丝绳卷筒(7)、所述排绳器依次相连，所述单片机根据检测的拉力大小，通过控制变频器控制收绳电机转速；所述收绳电机(4)通过同步带(12)给排绳器提供动力，排绳器与钢丝绳卷筒(7)配合将钢丝绳自动、有序排绳。
2.根据权利要求1所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，所述单片机包括单片机A和单片机B；所述单片机A用于接收拉力传感器(9)的拉力数据信息，并通过无线发送模块将拉力信息发送给单片机B；所述单片机B通过其无线接收模块接收单片机A的信息。
3.根据权利要求2所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，所述无线发送模块和所述无线接收模块均采用E61-DTY-50型号的无线数传电台。
4.根据权利要求1所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，所述排绳器与所述钢丝绳卷筒(7)的配合：所述同步带(12)能够带动排绳器的光杆(2)转动，所述光杆(2)转动能够带动钢丝绳在光杆上移动，钢丝绳(11)穿过排绳器的导线筒(6)后缠绕在钢丝绳卷筒(7)上，钢丝绳(11)在光杆上的左右移动，实现钢丝绳在卷筒上有序排列；当排绳器带动钢丝绳(11)行走至卷筒(7)边缘时，能够触碰定位块，实现瞬间换向。
5.根据权利要求1所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，所述排绳器通过排绳器左支架(1)、排绳器右支架(3)两个支架安装在电梯井道底坑内。
6.根据权利要求1所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，所述拉力传感器(9)上下各有两个圆孔，能够安装两个卸扣，用销轴连接；钢丝绳(11)穿过其中一个卸扣与传感器一端相连，传感器另一端连接至轿厢底部(10)。
7.根据权利要求1所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，所述无线接收模块、单片机B、收绳电机(4)、变频器、钢丝绳卷筒(7)、同步带(12)及排绳器等安装在电梯井道底坑内。
8.根据权利要求1所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳装置，其特征在于，还包括：GPRS无线通信模块、手机APP；所述手机APP通过所述GPRS无线通信模块与所述单片机通讯，实现检测和控制的可视化；所述手机APP界面主要包括电梯的运行状态、采集到的拉力大小显示及收绳电机的起/停按钮，通过拉力显示值检测钢丝绳上受力情况，并利用起/停按钮远程操控收绳电机的运行、停止工作。
9.电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法，其特征在于，包括以下：
电梯载荷加载试验结束后，当电梯开始向下行驶，安装在电梯轿厢底部的单片机A通过拉力传感器检测钢丝绳上拉力大小，在分析处理后通过无线发送模块向安装在电梯井道底坑中的单片机B发送钢丝绳受力信号；单片机B根据钢丝绳受力大小，控制收绳电机的转速，而后通过同步带和排绳器对钢丝绳在卷筒上进行排列，并使得钢丝绳卷筒的线速度等于或略大于电梯下行速度，实现钢丝绳的及时回收；
采用排绳器对钢丝绳在卷筒上进行排列：钢丝绳穿过排绳器的导线筒缠绕在卷筒上；排绳器动力通过同步带由收绳电机提供，排绳器带动钢丝绳在其光杆上左右移动，实现有序排绳；所述排绳器能够自动换向及收/放绳状态切换；
同时，利用GPRS无线通信模块建立数据传输网络，实现单片机B与手机APP之间的数据通信；通过Android平台对人机交互部分进行开发设计，利用手机APP实现检测和控制的可视化；
其中，手机APP界面主要包括电梯的运行状态、采集到的拉力大小显示及收绳电机的起/停按钮，通过拉力显示值检测钢丝绳上受力情况，并利用起/停按钮远程操控收绳电机的运行、停止工作。
10.根据权利要求9所述的电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法，其特征在于，所述利用手机APP实现检测和控制的可视化的控制流程如下：
系统上电进行初始化，单片机B读取上位机按钮信号，判断起/停按钮是否按下；若停止按钮按下，则回到初始化操作，等待命令信号，若停止按钮未按下，则读取拉力传感器9拉力值信号并进行处理判断；若拉力值大于初始设定范围的最大值，则进行收绳电机4减速操作，若拉力值小于初始设定范围的最小值，则进行收绳电机4加速操作，若拉力值在初始设定范围之内，则收绳电机4保持转速不变；
同时，单片机B实时将拉力值发送给上位机的手机。
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