CN108639960B - 基于起重小车的全功能小车电气控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统，包括：吊具本体，还包括：一对对称设置于吊具本体两个端部上方的卷筒起升机构、分别设于吊具本体四个角上方的4套三合一辅助防摇卷筒机构以及用于控制卷筒起升机构、4套三合一辅助防摇卷筒机构的电控机构；所述卷筒起升机构，均包括：起升绳和主卷筒，所述4套辅助三合一卷筒机构，均包括：辅助绳、辅助卷筒、辅助三合一机构，所述电控机构，包括：整流单元、制动单元、起升机构变频器、辅助三合一机构变频器、主PLC和驱动器控制单元。本发明还公开了一种基于起重小车的全功能小车电气控制方法。本发明实现起重机双起升同步运行功能，及提高起重机吊具防摇性能指标。

Description

基于起重小车的全功能小车电气控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及起重机，更具体地说，涉及一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统及其控制方法，在轮胎吊、轨道吊及各种装配起重小车进行吊载的起重机上得以应用。

背景技术

目前，国际上各厂家的起重机产品通过各自特有的技术手段，实现了对吊具功能包括：吊具平面回转、吊具左右倾转、吊具前后平移和吊具左右平移这些多项吊具操作的部分或全部控制。同时，还必须努力提高吊具的防摇性能指标，以方便司机操作。

当起重机在搬运作业时，大、小车运行会产生起、制动加速度，使悬点下的货物发生摇晃，司机无法立即进行取货、卸货工作，因而使工作循环周期加长，生产效率下降。但是，目前在这方面，国内厂家尚无可实现对上述吊具操作功能的全部实现的方法，同时吊具防摇性能指标也无法得到进一步的提升。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统及其控制方法，实现起重机双起升同步运行功能，及提高起重机吊具防摇性能指标。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统，包括：吊具本体，还包括：一对对称设置于吊具本体两个端部上方的卷筒起升机构、4套三合一辅助防摇卷筒机构以及用于控制卷筒起升机构、分别设于吊具本体四个角上方的4套三合一辅助防摇卷筒机构的电控机构；

所述卷筒起升机构，均包括：起升绳和主卷筒，主卷筒位于吊具本体端部的上方，起升绳缠绕于主卷筒上，并再与吊具本体相连；

所述4套辅助三合一卷筒机构，均包括：辅助绳、辅助卷筒、辅助三合一机构，辅助卷筒位于吊具本体四个角的上方，辅助绳也缠绕于主卷筒上，并再与辅助卷筒相连，辅助三合一机构也连于辅助卷筒上，用以驱动辅助卷筒；

所述电控机构，包括：整流单元、制动单元、起升机构变频器、辅助三合一机构变频器、主PLC和驱动器控制单元，起升机构变频器与相应主卷筒上的电机相连，辅助三合一机构变频器与相应辅助三合一机构上的电机相连，整流单元用以给起升机构变频器和辅助三合一机构变频器供电，主PLC用以计算双起升同步算法以及防摇控制算法，并将计算结果传送至驱动器控制单元，由驱动器控制单元实时控制起升机构变频器和辅助三合一机构变频器驱动相对应的电机。

所述的辅助三合一机构为三合一减速电机。

所述的辅助绳也缠绕于主卷筒上，辅助绳的另一端绕于吊具本体的辅助滑轮上，再与辅助卷筒相连固定。

所述的起升绳缠绕于主卷筒上，起升绳的另一端绕于吊具本体的滑轮上，再通过绳固定端相固定。

另一方面，一种基于起重小车的全功能小车电气控制方法，包括：双起升同步控制和辅助防摇控制；

所述的双起升同步控制通过双起升同步算法实现，具体为：计算主轴与从轴的位置差，根据项目配置的加速度、速度设置和kp值设置，计算处负反馈调节曲线，针对速度进行调解；

所述的辅助防摇控制通过防摇控制算法实现，具体为：实时采集负载重量、吊载高度，并结合辅助卷筒实际速度以及实际转矩反馈数据、项目的机构布置位置尺寸数据，基于比例调节+比例微分调节自动控制算法，实时调节辅助三合一机构的输出转矩。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统及其控制方法，还具有以下几点有益效果：

1）本发明起重机双起升同步电气控制系统通过两套独立的卷筒起升机构、四套辅助卷筒的组合运动，能明显提升起重机作业时的吊载稳定性；

2）本发明起重机辅助防摇电气控制系统对吊载摇晃的提前干预可有效减小吊载的初始摆幅，并在小车停止运行后的短时间内有效削减吊载的摆幅。

附图说明

图1是本发明起重机全功能小车电气控制系统的卷筒起升机构和辅助三合一卷筒机构的布置示意图；

图2是本发明起重机全功能小车电气控制系统的电控机构的结构示意图。

实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图2所示，本发明所提供的一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统，包括：吊具本体1，还包括：一对对称设置于吊具本体1两个端部上方的卷筒起升机构、分别设于吊具本体1四个角上方的4套三合一辅助防摇卷筒机构以及用于控制卷筒起升机构、4套三合一辅助防摇卷筒机构的电控机构。

较佳的，所述卷筒起升机构，均包括：起升绳2和主卷筒4，主卷筒4位于吊具本体1端部的上方，起升绳2缠绕在主卷筒4上，起升绳2的另一端绕在吊具本体1的滑轮11上后，再通过绳固定端7相固定。

较佳的，所述4套辅助三合一卷筒机构，均包括：辅助绳3、辅助卷筒5、辅助三合一机构6，辅助卷筒5位于吊具本体四个角的上方，辅助绳3也缠绕在主卷筒4上，辅助绳3的另一端绕在吊具本体1的辅助滑轮12上后，再与辅助卷筒5相连固定，每个辅助卷筒5上均连有辅助三合一机构6，辅助三合一机构6用以驱动辅助卷筒5。

较佳的，所述的辅助三合一机构6选用三合一减速电机。

较佳的，吊具本体1水平面的前后平移、左右平移和左右回转都是通过四个辅助三合一机构6独立收绳和放绳来实现；吊具本体1的左右倾转通过两个主卷筒4的一个上升、另一个下降来实现；双起升同步功能通过两个主卷筒4的速度变化调整来实现；吊具本体1的防摇功能通过辅助三合一机构6的输出力矩转化成辅助绳3内的拉力来实现。

较佳的，所述电控机构，包括：整流单元20、制动单元21、起升机构变频器22、辅助三合一机构变频器23、主PLC24和驱动器控制单元25，起升机构变频器22与相应主卷筒4上的电机相连，辅助三合一机构变频器23与相应辅助三合一机构6上的电机相连。起重机运行后，交流动力电源经由整流单元20转变到直流电源，通过直流母排供电给起升机构变频器22和辅助三合一机构变频器23，主PLC24通过双起升同步算法以及防摇控制算法，将计算出的速度给定及转矩给定传送至驱动器控制单元25，再经由驱动器控制单元25实时控制起升机构变频器22和辅助三合一机构变频器23驱动相对应的电机，从而实现吊具本体1的双起升同步以及防摇功能。

较佳的，本发明起重机全功能小车的双起升同步电气控制系统采用双卷筒起升机构，电控机构对应配置两个起升机构变频器22，并辅以绝对位置编码器计算独立位置。双起升同步运行过程中，主PLC24通过对两个主卷筒4的位置比较，通过主PLC24的双起升同步算法实时调整两个主卷筒4上电机的速度给定。

较佳的，所述的双起升同步算法为：计算双卷筒起升机构上两个主卷筒之间的位置差，根据项目配置的加速度、速度设置和kp值设置，计算处负反馈调节曲线，针对速度进行调解，kp值指PID控制中的比例调节系数。

较佳的，负反馈调节曲线是同步调节的关键，该区现大致形状分为两段，第一段为线性，第二段为y^2=2px上半平面抛物线形。线性与抛物线形衔接点处平滑，速度无突变；一阶导数连续，无加速度冲击；二阶导数有突变，jerk为-4Δ(Δ/a)^0.5，为可接受范围。线性部分的斜率和抛物线部分的“陡峭”程度随着kp值增大而增大，说明kp越大相应越快。由此实时计算并不断调节两侧起升机构速度给定，实现双起升同步功能。

较佳的，本发明起重机全功能小车的辅助防摇电气控制系统采用四套辅助防摇机构，电控机构对应配置四个辅助三合一机构变频器23，通过主PLC24防摇程序算法，独立控制四个辅助卷筒5上电机的转矩值输出值。利用辅助卷筒5的可变输出功能控制辅助绳3的拉力值，对吊载在小车加速和减速阶段发生的位置偏离进行补偿，而不仅仅是传统做法只对小车停止后，吊载的持续摇晃加以削弱。

较佳的，所述的防摇控制算法为：实时采集负载重量、吊载高度，并结合辅助卷筒实际速度以及实际转矩反馈等数据、项目的机构布置位置尺寸等数据，基于比例调节+比例微分调节自动控制算法，实时调节辅助三合一机构的输出转矩。

综上所述，本发明起重机全功能小车电气控制系统对吊具操作功能和防摇性能的提高，将大大缩短起重机司机在对箱作业时的操作时间和大大降低操作难度，实现操作精度和操作效率的大幅提升。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统，包括：吊具本体，其特征在于，还包括：一对对称设置于吊具本体两个端部上方的卷筒起升机构、分别设于吊具本体四个角上方的4套三合一辅助防摇卷筒机构以及用于控制卷筒起升机构、4套三合一辅助防摇卷筒机构的电控机构；

所述卷筒起升机构，均包括：起升绳和主卷筒，主卷筒位于吊具本体端部的上方，起升绳缠绕于主卷筒上，并再与吊具本体相连；

所述4套辅助三合一卷筒机构，均包括：辅助绳、辅助卷筒、辅助三合一机构，辅助卷筒位于吊具本体四个角的上方，辅助绳也缠绕于主卷筒上，并再与辅助卷筒相连，辅助三合一机构也连于辅助卷筒上，用以驱动辅助卷筒；

所述电控机构，包括：整流单元、制动单元、起升机构变频器、辅助三合一机构变频器、主PLC和驱动器控制单元，起升机构变频器与相应主卷筒上的电机相连，辅助三合一机构变频器与相应辅助三合一机构上的电机相连，整流单元用以给起升机构变频器和辅助三合一机构变频器供电，主PLC用以计算双起升同步算法以及防摇控制算法，并将计算结果传送至驱动器控制单元，由驱动器控制单元实时控制起升机构变频器和辅助三合一机构变频器驱动相对应的电机。

2.如权利要求1所述的一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统，其特征在于：所述的辅助三合一机构为三合一减速电机。

3.如权利要求1所述的一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统，其特征在于：所述的辅助绳也缠绕于主卷筒上，辅助绳的另一端绕于吊具本体的辅助滑轮上，再与辅助卷筒相连固定。

4.如权利要求1所述的一种基于起重小车的全功能小车电气控制系统，其特征在于：所述的起升绳缠绕于主卷筒上，起升绳的另一端绕于吊具本体的滑轮上，再通过绳固定端相固定。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的基于起重小车的全功能小车电气控制方法，其特征在于，包括：双起升同步控制和辅助防摇控制；

所述的双起升同步控制通过双起升同步算法实现，具体为：计算主轴与从轴的位置差，根据项目配置的加速度、速度设置和kp值设置，计算处负反馈调节曲线，针对速度进行调解；

所述的辅助防摇控制通过防摇控制算法实现，具体为：实时采集负载重量、吊载高度，并结合辅助卷筒实际速度以及实际转矩反馈数据、项目的机构布置位置尺寸数据，基于比例调节+比例微分调节自动控制算法，实时调节辅助三合一机构的输出转矩。