CN110642104B - 电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置，涉及电力系统技术领域，包括：根据所述电缆卷盘的转速确定所述电缆卷盘的运行速度；根据所述车辆行走机构的电机转速确定所述车辆行走机构的运行速度；通过控制所述电缆卷盘的转速以及所述车辆行走机构的电机转速，控制车辆行走速度等于电缆收放缆速度，解决电缆始终处于受拉力状态会损伤电缆绝缘性能，缩短电缆寿命的技术问题。

Description

电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置。

背景技术

电缆卷盘供电系统应用在岸桥、门座等大港机设备上，跟随大车机构运行，为整个设备提供动力电源。一般采用高柔性的10KV高压电缆，价格昂贵。如果控制电缆卷盘的电缆不适当，会出现电缆弯折、扯断、破坏绝缘等事故导致电缆报废，造成经济损失。

目前，现有的电缆卷盘控制方式都是以力矩控制为主，在收缆时通过恒定力矩将电缆收起，在放缆时大车运行拖拽电缆克服电缆卷盘力矩将电缆扯出。无论收缆和放缆，电缆始终处于受拉力状态，长期运行会损伤电缆绝缘性能，缩短电缆的寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置，以解决电缆始终处于受拉力状态会损伤电缆绝缘性能，缩短电缆寿命的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电缆卷取控制方法，应用于电缆卷取装置，所述电缆卷取装置包括电缆卷盘和车辆行走机构，所述方法包括：

根据所述电缆卷盘的转速确定所述电缆卷盘的运行速度；

根据所述车辆行走机构的电机转速确定所述车辆行走机构的运行速度；

通过控制所述电缆卷盘的转速以及所述车辆行走机构的电机转速，控制车辆行走速度等于电缆收放缆速度。

在一个可能的实现中，还包括：

根据所述电缆卷盘的转速确定电缆收放缆长度；

根据所述车辆行走机构的电机转速确定所述车辆行走机构的行走距离；

根据所述车辆行走机构的行走距离和所述电缆收放缆长度，确定卷盘同步偏差；

根据所述卷盘同步偏差优化所述电缆收放缆速度。

在一个可能的实现中，通过在所述电缆卷盘的中心轴同轴安装卷盘位置编码器，确定所述电缆卷盘的转速；

通过在所述车辆行走机构的从动轮上同轴安装车辆位置编码器，确定所述车辆行走机构的电机转速；

根据所述卷盘同步偏差优化所述电缆收放缆速度的步骤，包括：

在放电缆的过程中：当所述卷盘同步偏差大于0时，车辆行走速度大于放缆速度，所述电缆卷盘加速运行；当所述卷盘同步偏差小于0时，车辆行走距离小于放缆速度，所述电缆卷盘减速运行；

在收电缆的过程中：当所述卷盘同步偏差大于0时，车辆行走速度大于收缆速度，所述电缆卷盘减速运行；当所述卷盘同步偏差小于0时，车辆行走距离小于收缆速度，所述电缆卷盘加速运行。

在一个可能的实现中，还包括：

根据所述电缆卷盘的电缆摆动角度，进行软限位保护并对所述电缆收放缆速度进行微调。

在一个可能的实现中，通过在所述电缆卷盘的导缆架摆臂上同轴安装角度传感器，检测所述电缆摆动角度；

根据所述电缆卷盘的电缆摆动角度，进行软限位保护并对所述电缆收放缆速度进行微调的步骤，包括：

当所述电缆摆动角度在负5度至正5度时，触发电缆松缆故障，车辆停止运行；

当所述电缆摆动角度在正5度至正15度时，触发电缆松缆报警，增大所述电缆收放缆速度，车辆减速运行；

当所述电缆摆动角度在正15度至正30度时，电缆处于正常状态，根据所述电缆摆动角度微调所述电缆收放缆速度；

当所述电缆摆动角度在正30度至正45度时，触发电缆过紧报警，减小所述电缆收放缆速度，车辆减速运行；

当所述电缆摆动角度在正45度至正50度时，触发电缆过紧故障，车辆停止运行。

第二方面，提供了一种电缆卷取控制装置，应用于电缆卷取装置，所述电缆卷取装置包括电缆卷盘和车辆行走机构，所述电缆卷取控制装置包括：

第一确定模块，用于根据所述电缆卷盘的转速确定所述电缆卷盘的运行速度；

第二确定模块，用于根据所述车辆行走机构的电机转速确定所述车辆行走机构的运行速度；

控制模块，用于通过控制所述电缆卷盘的转速以及所述车辆行走机构的电机转速，控制车辆行走速度等于电缆收放缆速度。

在一个可能的实现中，所述电缆卷取控制装置还包括：

第一确定模块，用于根据所述电缆卷盘的转速确定电缆收放缆长度；

第二确定模块，用于根据所述车辆行走机构的电机转速确定所述车辆行走机构的行走距离；

第三确定模块，用于根据所述车辆行走机构的行走距离和所述电缆收放缆长度，确定卷盘同步偏差；

优化模块，用于根据所述卷盘同步偏差优化所述电缆收放缆速度；

微调模块，用于根据所述电缆卷盘的电缆摆动角度，进行软限位保护并对所述电缆收放缆速度进行微调。

第三方面，本申请实施例又提供了一种电缆卷取装置，包括：如上述第一方面或第二方面所述的电缆卷取控制装置。

在一个可能的实现中，还包括：

卷盘位置编码器，与所述电缆卷盘的中心轴同轴安装，用于检测所述电缆卷盘上的电缆卷绕圈数，以根据所述电缆卷绕圈数确定所述电缆卷盘的转速；

车辆位置编码器，与所述车辆行走机构的从动轮同轴安装，用于确定所述车辆行走机构的电机转速。

在一个可能的实现中，还包括：

角度传感器，与所述电缆卷盘的导缆架摆臂同轴安装，用于检测所述电缆卷盘的电缆摆动角度。

本申请实施例带来了以下有益效果：

本申请实施例提供的一种电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置，先根据电缆卷盘的转速确定电缆卷盘的运行速度，根据车辆行走机构的电机转速确定车辆行走机构的运行速度，再通过控制电缆卷盘的转速以及车辆行走机构的电机转速，来控制车辆行走速度等于电缆收放缆速度，通过速度同步来控制电缆收放缆速度和车辆行走同步，能够保证电缆卷盘运行速度实时跟随大车运行速度，使电缆卷盘与大车机构完全同步运行，保证电缆始终处于不受力状态，以保障电缆的寿命，解决了电缆始终处于受拉力状态会损伤电缆绝缘性能，缩短电缆寿命的技术问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电缆卷取控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的电缆卷取控制方法中，角度传感器的安装位置示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电缆卷取控制装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电缆卷取控制装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电缆卷取控制装置的运行流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本申请的描述中，除非另有说明，“至少一个”的含义是指一个或一个以上。

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。本申请决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本申请的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本申请造成不必要的模糊。

目前，电缆卷盘供电系统应用在岸桥、门座等大港机设备上，跟随大车机构运行，为整个设备提供动力电源。一般采用高柔性的10KV高压电缆，价格昂贵，如果控制不好就会出现电缆弯折、扯断、破坏绝缘等事故导致电缆报废，造成巨大经济损失。

现有常见的电缆卷盘控制方式都是以力矩控制为主，主要采用磁滞联轴器、力矩电机或者变频电机力矩控制的方式，其原理都是在收缆时通过恒定力矩将电缆收起，在放缆时大车运行拖拽电缆克服电缆卷盘力矩将电缆扯出。无论收缆和放缆电缆始终处于受拉力状态，长期运行会损伤电缆绝缘性能，缩短电缆的寿命。如果力矩控制不稳定，电缆很容易过松或过紧，力矩控制电缆始终处于受拉力状态长期运行会损伤电缆绝缘性能。

基于此，本申请实施例提供的一种电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置，可以解决现有技术中存在的电缆始终处于受拉力状态会损伤电缆绝缘性能，缩短电缆寿命的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种电缆卷取控制方法、装置及电缆卷取装置进行详细介绍。

图1为本申请实施例提供的一种电缆卷取控制方法的流程示意图。其中，该方法应用于电缆卷取装置，电缆卷取装置包括电缆卷盘和车辆行走机构，如图1所示，该方法包括：

S110，根据电缆卷盘的转速确定电缆卷盘的运行速度。

其中，电缆卷盘可以利用电缆卷盘中的电机由变频器驱动。需要说明的是，电缆收放缆速度等于电缆卷盘电机转速乘以卷盘减速机减速比乘以卷盘周长。

S120，根据车辆行走机构的电机转速确定车辆行走机构的运行速度。

其中，车辆可以为岸桥、门座等大港机设备中跟随的大车机构。需要说明的是，大车行走速度等于大车电机转速乘以大车减速机减速比乘以车轮周长。

S130，通过控制电缆卷盘的转速以及车辆行走机构的电机转速，控制车辆行走速度等于电缆收放缆速度。

本步骤中，通过该等式关系，确保电缆卷盘与大车同步运行：大车行走速度＝电缆收放缆速度。本实施例中，采用速度闭环控制保证电缆卷盘运行速度实时跟随大车运行速度。

在实际应用中，卷盘电机实际转速＝(K1/K2)×大车电机实际转速，其中，K1＝大车减速机减速比×车轮周长，K2＝卷盘减速机减速比×卷盘周长。其中，卷盘周长可以是变化的，即一圈一圈的缠绕会增加卷盘周长。

具体的，可以由可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)依据大车机构运行状态，通过总线通讯给定电缆卷盘电机的运行速度和限幅力矩，控制电缆卷盘与大车同步运行。

本申请实施例提供的电缆卷取控制方法是基于速度同步控制的电缆卷盘速度同步方法，采用速度控制力矩限幅的控制方式。通过采用速度同步的方式控制电缆卷盘运行，能够保证电缆卷盘运行速度实时跟随大车运行速度，使电缆卷盘与大车机构完全同步运行，保证电缆始终处于不受力状态，以保障电缆的寿命。

下面对上述步骤进行详细介绍。

在一些实施例中，该方法还可以包括以下步骤：

步骤a，根据电缆卷盘的转速确定电缆收放缆长度；

步骤b，根据车辆行走机构的电机转速确定车辆行走机构的行走距离；

步骤c，根据车辆行走机构的行走距离和电缆收放缆长度，确定卷盘同步偏差；

步骤d，根据卷盘同步偏差优化电缆收放缆速度。

通过等式关系：大车行走距离＝电缆收放缆长度，实现电缆卷盘与大车同步运行。具体的，由以下公式确定控制关系：

卷盘同步偏差D＝大车行走距离(G-电缆收放缆长度(C)；F＝SP0+K*D。其中，D为卷盘同步偏差；F为电缆卷盘给定速度；SP0为电缆卷盘基准给定速度；K为速度同步调节系数。

因此，通过采用位置闭环控制保证电缆卷放缆长度等于大车运行距离，使电缆卷盘与大车机构完全同步运行，以更加保证电缆始终处于不受力状态，更有效的保障电缆的寿命。

在一些实施例中，通过在电缆卷盘的中心轴同轴安装卷盘位置编码器，确定电缆卷盘的转速；通过在车辆行走机构的从动轮上同轴安装车辆位置编码器，确定车辆行走机构的电机转速；上述步骤d可以包括如下步骤：

在放电缆的过程中：当卷盘同步偏差大于0时，车辆行走速度大于放缆速度，电缆卷盘加速运行；当卷盘同步偏差小于0时，车辆行走距离小于放缆速度，电缆卷盘减速运行；

在收电缆的过程中：当卷盘同步偏差大于0时，车辆行走速度大于收缆速度，电缆卷盘减速运行；当卷盘同步偏差小于0时，车辆行走距离小于收缆速度，电缆卷盘加速运行。

本步骤中，利用位置编码器的安装数量和安装位置，实现对电缆收放缆速度的优化。具体的，放缆时：当D>0时，大车行走距离大于放缆速度，电缆卷盘加速运行；当D<0时，大车行走距离小于放缆速度，电缆卷盘减速运行。收缆时：当D>0时，大车行走距离大于收缆速度，电缆卷盘减速运行；当D<0时，大车行走距离小于收缆速度，电缆卷盘加速运行。

通过在电缆卷盘中心轴同轴安装卷盘位置编码器，能够计算电缆卷盘上电缆卷绕圈数，并计算电缆卷盘实时转动速度；通过在大车行走机构从动轮上同轴安装大车位置编码器，能够计算大车行走距离和大车机构实际运行速度。从而实现基于位置同步控制的电缆卷盘位置，使电缆卷盘与大车机构之间同步，更加保证电缆始终处于不受力状态，以更有效的保障电缆的寿命。

在一些实施例中，该方法还可以包括以下步骤：

步骤e，根据电缆卷盘的电缆摆动角度，进行软限位保护并对电缆收放缆速度进行微调。

如图2所示，角度传感器易于安装维护，能够实时检测电缆摆动角度，再者，角度传感器的安装数量和位置也可以根据实际情况而调整。

本实施例中，在导缆架摆臂上同轴安装角度传感器，实时检测电缆摆动角度，对卷盘运行速度进行微调，以使卷盘运行速度与大车的行驶速度更加配合。

在一些实施例中，通过在电缆卷盘的导缆架摆臂上同轴安装角度传感器，检测电缆摆动角度；上述步骤e可以包括如下步骤：

当电缆摆动角度在负5度至正5度时，触发电缆松缆故障，车辆停止运行；

当电缆摆动角度在正5度至正15度时，触发电缆松缆报警，增大电缆收放缆速度，车辆减速运行；

当电缆摆动角度在正15度至正30度时，电缆处于正常状态，根据电缆摆动角度微调电缆收放缆速度；

当电缆摆动角度在正30度至正45度时，触发电缆过紧报警，减小电缆收放缆速度，车辆减速运行；

当电缆摆动角度在正45度至正50度时，触发电缆过紧故障，车辆停止运行。

在实际应用中，摆臂角度在-5°到+5°时触发电缆松缆故障，大车停止运行；如图2所示，摆臂角度在5°到+15°时触发电缆松缆报警，加大电缆运行速度，大车减速运行；摆臂角度在15°到+30°时电缆处于正常状态，电缆运行速度，根据角度进行微调，角度变小则加大收缆速度，角度变小则减小收缆速度；摆臂角度在30°到45°时触发电缆过紧报警，减小电缆运行速度，大车减速运行；摆臂角度在45°到50°时触发电缆过紧故障，大车停止运行。

本实施例提供的方法，能够针对摆臂角度的多种不同情况，分别对应不同的电缆和大车的运行速度，以对电缆的收放缆速度、收放缆长度、收放缆位置等进行更加精确的控制，实现基于速度、长度、位置等同步的大车电缆卷盘控制，使电缆始终处于不受力状态，更有效的保障电缆的寿命。

图3提供了一种电缆卷取控制装置的结构示意图。该装置应用于电缆卷取装置，电缆卷取装置包括电缆卷盘和车辆行走机构，如图3所示，电缆卷取控制装置300包括：

第一确定模块301，用于根据电缆卷盘的转速确定电缆卷盘的运行速度；

第二确定模块302，用于根据车辆行走机构的电机转速确定车辆行走机构的运行速度；

控制模块303，用于通过控制电缆卷盘的转速以及车辆行走机构的电机转速，控制车辆行走速度等于电缆收放缆速度。

在一些实施例中，电缆卷取控制装置还包括：

第一确定模块，用于根据电缆卷盘的转速确定电缆收放缆长度；

第二确定模块，用于根据车辆行走机构的电机转速确定车辆行走机构的行走距离；

第三确定模块，用于根据车辆行走机构的行走距离和电缆收放缆长度，确定卷盘同步偏差；

优化模块，用于根据卷盘同步偏差优化电缆收放缆速度；

微调模块，用于根据电缆卷盘的电缆摆动角度，进行软限位保护并对电缆收放缆速度进行微调。

本申请实施例提供的电缆卷取控制装置，与上述实施例提供的电缆卷取控制方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本申请实施例提供的一种电缆卷取装置，包括：上述的电缆卷取控制装置。

在一些实施例中，电缆卷取装置还包括：

卷盘位置编码器，与电缆卷盘的中心轴同轴安装，用于检测电缆卷盘上的电缆卷绕圈数，以根据电缆卷绕圈数确定电缆卷盘的转速；

车辆位置编码器，与车辆行走机构的从动轮同轴安装，用于确定车辆行走机构的电机转速。

在一些实施例中，电缆卷取装置，还包括：

角度传感器，与电缆卷盘的导缆架摆臂同轴安装，用于检测电缆卷盘的电缆摆动角度。

图4提供了一种电缆卷取控制装置的结构示意图。如图4所示，电缆卷取装置包括：变频电机1、电机制动器2、电缆卷盘变速箱3、位置编码器4以及电缆卷盘5等设备。

图5提供了一种电缆卷取控制装置的运行流程示意图。如图5所示，变频电机将电机力矩传输至电气控制柜，增量型编码器将电机转速传输至电气控制柜，绝对位置编码器将卷筒电缆圈数传输至电气控制柜，凸轮限位开关、制动器、齿轮减速器等辅助装置的运行，电气控制柜根据获取到的多方面数据，得到电缆卷筒故障信号。

本申请实施例提供的电缆卷取装置，与上述实施例提供的电缆卷取控制方法及装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种电缆卷取控制方法，其特征在于，应用于电缆卷取装置，所述电缆卷取装置包括电缆卷盘和车辆行走机构，所述方法包括：

根据所述电缆卷盘的转速确定所述电缆卷盘的运行速度；

根据所述车辆行走机构的电机转速确定所述车辆行走机构的运行速度；

通过控制所述电缆卷盘的转速以及所述车辆行走机构的电机转速，控制车辆行走速度等于电缆收放缆速度；

还包括：

根据所述电缆卷盘的转速确定电缆收放缆长度；

根据所述车辆行走机构的电机转速确定所述车辆行走机构的行走距离；

根据所述车辆行走机构的行走距离和所述电缆收放缆长度，确定卷盘同步偏差；

根据所述卷盘同步偏差优化所述电缆收放缆速度；

通过在所述电缆卷盘的中心轴同轴安装卷盘位置编码器，确定所述电缆卷盘的转速；

通过在所述车辆行走机构的从动轮上同轴安装车辆位置编码器，确定所述车辆行走机构的电机转速；

根据所述卷盘同步偏差优化所述电缆收放缆速度的步骤，包括：

在放电缆的过程中：当所述卷盘同步偏差大于0时，车辆行走速度大于放缆速度，所述电缆卷盘加速运行；当所述卷盘同步偏差小于0时，车辆行走距离小于放缆速度，所述电缆卷盘减速运行；

在收电缆的过程中：当所述卷盘同步偏差大于0时，车辆行走速度大于收缆速度，所述电缆卷盘减速运行；当所述卷盘同步偏差小于0时，车辆行走距离小于收缆速度，所述电缆卷盘加速运行；

还包括：

根据所述电缆卷盘的电缆摆动角度，进行软限位保护并对所述电缆收放缆速度进行微调；

通过在所述电缆卷盘的导缆架摆臂上同轴安装角度传感器，检测所述电缆摆动角度；

根据所述电缆卷盘的电缆摆动角度，进行软限位保护并对所述电缆收放缆速度进行微调的步骤，包括：

当所述电缆摆动角度在负5度至正5度时，触发电缆松缆故障，车辆停止运行；

当所述电缆摆动角度在大于正5度至正15度时，触发电缆松缆报警，增大电缆收缆速度，车辆减速运行；

当所述电缆摆动角度在大于正15度至正30度时，电缆处于正常状态，根据所述电缆摆动角度微调电缆收缆速度；

当所述电缆摆动角度在大于正30度至正45度时，触发电缆过紧报警，减小电缆收缆速度，车辆加速运行；

当所述电缆摆动角度在大于正45度至正50度时，触发电缆过紧故障，车辆停止运行。

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