CN111115459A - 起重机并车抬吊动态跟踪控制系统 - Google Patents

起重机并车抬吊动态跟踪控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供给了一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，包括两台桥机，两台桥机的控制系统独立设置，两台所述桥机的大车刚性连接形成并车，两台桥机的控制系统通讯连接；设定一台桥机为主车，另一台桥机为副车，主车的吊钩高度位置为A，副车的吊钩高度位置为B，两桥机并车抬吊的控制通过对两吊点进行位置比较来控制速度变化。本发明的并车抬吊的控制方法能保证抬吊的双钩高度一致，提高安全性能。

Description

起重机并车抬吊动态跟踪控制系统
技术领域
本发明属于工控技术领域，涉及一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统。
背景技术
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。设备或构件采用两台起重机或者一台起重机中两个参数一致的吊钩，如图1所示，进行抬吊就位的方法，是设备施工过程中的一种经常采用且十分重要的吊装方法，称之为双钩抬吊法。
在国内外许多大大小小的、特别是水电站工程中，设备或构件采用两台起重机或者一台起重机中两个参数一致的吊钩进行抬吊就位，由于异步电机特性，双钩吊点高度难以时时刻刻保持在同一水平，如果双钩高度差超过了设备或构件安装时的允许范围，对设备安装势必会造成一定的影响，同时也造成安装进度缓慢，也带来一些安全问题。双钩抬吊难点在于如何实时保证抬吊的双钩高度的一致性，开发一种并车抬吊动态跟踪控制系统可以完全解决以上问题。
发明内容
本发明主要针对上述的不足，提供了一种能保证抬吊的双钩高度一致，提高安全性能的起重机并车抬吊动态跟踪控制系统。
本发明采用的技术方案是：
一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，包括两台桥机，两台桥机的控制系统独立设置，所述两台桥机的大车刚性连接形成并车，两台桥机的控制系统通讯连接；其特征在于：设定一台桥机为主车，另一台桥机为副车，主车的吊钩高度位置为A，副车的吊钩高度位置为B，两桥机并车抬吊的控制方法包括：
①|A-B|﹤5cm时，主副车主起升机构均各自执行原有正常速度运行；
②A>B，且A-B≥50cm时：执行上升命令，则主车吊钩自动减速上升，副车吊钩自动加速上升，达到A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度小于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，则主车吊钩自动加速下降，副车吊钩自动减速下降，达到A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运；
③A>B，且A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态；执行上升命令，在主车速度小于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；
④B>A，且B-A≥50cm时：执行上升命令，则主车吊钩自动加速上升，副车吊钩自动减速上升，达到B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度大于副车速度的条件下同时上升，直至B-A﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，则主车吊钩自动减速下降，副车吊钩自动加速下降，达到B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度小于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；
⑤B>A，且B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态；执行上升命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行。本发明的并车抬吊的控制方法能保证抬吊的双钩高度一致，提高安全性能。
进一步，所述桥机的主起升机构和小车运行机构的速度均设有五挡。
进一步，所述主起升机构轻载时速度分别为10％、60％、140％、200％、350％额定速度，其中前两挡为恒转矩调速，后三挡为恒功率调速。
进一步，所述主起升机构重载时速度分别为10％、20％、40％、60％、100％额定速度，为恒转矩调速。
进一步，所述小车运行机构的速度分别为2％、10％、30％、60％和100％额定速度。
进一步，所述控制系统包括
①司机室操作台，与PLC连接，用于操作各个机构的运行及控制各运行机构的速度；
②PLC，与编码器以及由其控制的传动系统连接，用于通过对外部采集的各种信号，运用内部的虚拟触点和逻辑运算，对桥机的各机构进行控制；
③传动系统，由变频器和电动机组成，用于控制主副起升机构和大小车运行机构的运行；
④编码器，与根据其采集的信号进行各机构控制的PLC连接，用于监测起升高度和大小车行走距离；
⑤触摸屏，与PLC连接，用于人机对话和信息显示处理。
进一步，所述PLC包括设置于电气室的主站PLC和设置于驾驶室的从站PLC，所述主站PLC和从站PLC通讯连接，所述主站PLC与传动系统、编码器通过Profibus-DP总线通讯连接，所述从站PLC与司机室操作台、触摸屏通讯连接。
进一步，两台桥机的主站PLC通过MPI网络通讯连接。
进一步，两台桥机的大车通过机械拉杆装置刚性连接。
本发明的有益效果：能保证抬吊的双钩高度一致，提高安全性能。
附图说明
图1为双小车桥式起重机的结构示意图。
图2为本发明的整体结构示意图。
图3为本发明的DP总线配置图。
图4为本发明|A-B|﹤5cm时控制流程图。
图5为本发明A＞B时控制流程图。
图6为本发明B>A时控制流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见图2，本实施例提供了一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，包括两台桥机，两台桥机的控制系统独立设置，两台所述桥机的大车刚性连接形成并车，两台桥机的控制系统通讯连接。
具体的，本实施例以250t/50t/10t电动双梁桥式起重机(即桥机)为例，主要用于水轮发电机组及其附属设备的安装和检修，起吊最重物件(发电机转子)约404t。单台桥机参数如下：
Figure BDA0002386159150000051
Figure BDA0002386159150000061
起吊重物大于250t时采用两台桥机并车主钩抬吊操作，抬吊时两吊点之间的高差需控制在一定的允许值范围内，以确保起吊重物的平衡性。
本实施例的每台桥机的控制系统均由司机室操作台、PLC、传动系统(变频器驱动电动机)以及编码器等检测设备组成，如图2所示。主要设备及功能如下：
1)司机室操作台(遥控器)：采用手柄主令控制器来操作各个机构的运行及控制各运行机构的速度。
2)可编程控制器(PLC)：采用西门子S7-300系列PLC作为桥机整个控制系统的核心，PLC通过对外部采集的各种信号，运用内部的虚拟触点和逻辑运算，对桥机的各机构进行控制，提高了系统控制的可靠性。每台桥机上均设有一个主站和一个从站。系统软件开发平台选用西门子STEP7 V5.5版本编程软件，Step7 V5.5平台具有高效开发能力，能在短开发周期内完成用户需求的程序；其内置数据窗口控件，功能强大，使得其更加容易满足不同用户的需求。
3)传动系统：由变频器和电动机组成，变频器采用安川H1000系列，具有高启动转矩和超低速运行的特点，能精确控制电机的速度。
4)绝对值编码器：采用P+F PVM58系列，用于监测起升高度和大小车行走距离。
5)触摸屏：采用西门子显示屏，使整机具有良好的人机对话界面和高品质的信息处理功能。
6)Profibus-DP总线，如图3所示：系统PLC主从站、变频器以及绝对值编码器之间采用DP总线通讯，简化了桥机的电控系统的布线，同时还保证了整个系统能更加稳定、可靠地运行。
本实施例并车前先检查两台桥机的供电情况、单独运行情况，确认各机构均可以正常运行后，将两台桥机分别运行至合适位置。两台机的并车流程如下：
(1)采用机械拉杆装置将两台桥机的大车进行刚性连接；
(2)用MPI网络将两台桥机的PLC主站进行通讯连接；
(3)选择任一台桥机作为主车，将主车司机室联动台上的选择开关打至“主车”位置，副车司机室联动台上的选择开关打至“副车”位置；
(4)在主车司机室联动台上通过“本车/并车/他车”选择开关来确定需要操作的桥机，通过操作单台桥机的主起升机构和小车运行机构进行并车的初步调节；
(5)将选择开关打至“并车”位置进行并车操作。
两台桥机的主起升机构均为典型的位能性负载，由超载限制器上的“轻/重载转换点”和联动台上转换开关来判断吊钩的轻载或重载状态，并由联动台上的主令控制器来决定速度。上升、下降各五挡，轻载(吊点载荷Q≤80t)时分别为10％、60％、140％、200％、350％额定速度，其中前两挡为恒转矩调速，后三挡为恒功率调速；重载(80t＜吊点载荷Q≤250t)时分别为10％、20％、40％、60％、100％额定速度，为恒转矩调速。
两台桥机吊钩高度位置分别用A(主车)和B(副车)来表示，并车首次运行主起升机构时两吊点会进行位置比较，两桥机并车抬吊的控制方法包括：
①|A-B|﹤5cm时，主副车主起升机构均各自执行原有正常速度运行。流程如图4所示。
②A>B，且A-B≥50cm时：执行上升命令，则主车吊钩自动减速上升，副车吊钩自动加速上升，达到A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度小于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，则主车吊钩自动加速下降，副车吊钩自动减速下降，达到A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行。流程如图5所示。
③A>B，且A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态；执行上升命令，在主车速度小于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行。
④B>A，且B-A≥50cm时：执行上升命令，则主车吊钩自动加速上升，副车吊钩自动减速上升，达到B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度大于副车速度的条件下同时上升，直至B-A﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，则主车吊钩自动减速下降，副车吊钩自动加速下降，达到B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度小于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行。流程如图6所示。
⑤B>A，且B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态；执行上升命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时上升，直至直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行。
小车运行机构为典型的位移性负载，由司机室联动台上的主令控制器来决定速度，前后各五挡，分别为2％、10％、30％、60％和100％额定速度。两台桥机小车并车首次运行时，两小车会自动进行位置比较，运行方式同主起升机构。
本发明的并车抬吊的控制方法能保证抬吊的双钩高度一致，提高安全性能。

Claims (9)

1.一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，包括两台桥机，两台桥机的控制系统独立设置，所述两台桥机的大车刚性连接使两台桥机连成一体形成并车状态，两台桥机的控制系统通讯连接；其特征在于：设定一台桥机为主车，另一台桥机为副车，主车的吊钩高度位置为A，副车的吊钩高度位置为B，两桥机并车抬吊的控制方法包括：
①|A-B|﹤5cm时，主副车主起升机构均各自执行原有正常速度运行；
②A>B，且A-B≥50cm时：执行上升命令，则主车吊钩自动减速上升，副车吊钩自动加速上升，达到A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度小于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，则主车吊钩自动加速下降，副车吊钩自动减速下降，达到A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运；
③A>B，且A-B﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态；执行上升命令，在主车速度小于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；
④B>A，且B-A≥50cm时：执行上升命令，则主车吊钩自动加速上升，副车吊钩自动减速上升，达到B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度大于副车速度的条件下同时上升，直至B-A﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，则主车吊钩自动减速下降，副车吊钩自动加速下降，达到B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态，并在主车速度小于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；
⑤B>A，且B-A﹤50cm时，主、副车自动调整两吊钩的运行速度至低速状态；执行上升命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时上升，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行；执行下降命令，在主车速度大于副车速度的条件下同时下降，直至A-B﹤5cm，主、副车开始执行原有正常速度运行。
2.根据权利要求1所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：所述桥机的主起升机构和小车运行机构的速度均设有五挡。
3.根据权利要求2所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：所述主起升机构轻载时速度分别为10％、60％、140％、200％、350％额定速度，其中前两挡为恒转矩调速，后三挡为恒功率调速。
4.根据权利要求2所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：所述主起升机构重载时速度分别为10％、20％、40％、60％、100％额定速度，为恒转矩调速。
5.根据权利要求2所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：所述小车运行机构的速度分别为2％、10％、30％、60％和100％额定速度。
6.根据权利要求1所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：所述控制系统包括
①司机室操作台，与PLC连接，用于操作各个机构的运行及控制各运行机构的速度；
②PLC，与编码器以及由其控制的传动系统连接，用于通过对外部采集的各种信号，运用内部的虚拟触点和逻辑运算，对桥机的各机构进行控制；
③传动系统，由变频器和电动机组成，用于控制主副起升机构和大小车运行机构的运行；
④编码器，与根据其采集的信号进行各机构控制的PLC连接，用于监测起升高度和大小车行走距离；
⑤触摸屏，与PLC连接，用于人机对话和信息显示处理。
7.根据权利要求6所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：所述PLC包括设置于电气室的主站PLC和设置于驾驶室的从站PLC，所述主站PLC和从站PLC通讯连接，所述主站PLC与传动系统、编码器通过Profibus-DP总线通讯连接，所述从站PLC与司机室操作台、触摸屏通讯连接。
8.根据权利要求7所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：两台桥机的主站PLC通过MPI网络通讯连接。
9.根据权利要求1所述的一种起重机并车抬吊动态跟踪控制系统，其特征在于：两台桥机的大车通过机械拉杆装置刚性连接。
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