CN111348495A - 一种线缆卷筒控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线缆卷筒控制方法，该方法是由线缆卷筒控制装置执行，线缆卷筒控制装置用于对线缆卷筒设备中的至少一个电机进行控制，电机至少包括卷筒电机，该方法包括：判断行车设备是否处于过坑区域；若行车设备处于过坑区域，则利用恒张力模式控制卷筒电机转动，进而使得卷筒电机的转动速度匹配行车设备的运动；其中，行车设备为用于装载线缆电机移动的设备，过坑区域为距离行车设备移动行程的中点小于或等于预设距离的区域，通过本申请所提供的技术方案可以实现提高对于线缆卷筒控制的作业效率。

Description

一种线缆卷筒控制方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及线缆卷筒集成控制领域，特别是涉及一种线缆卷筒控制方法、装置及存储介质。

背景技术

线缆卷筒是为大型移动设备提供动力电源、控制电源或控制信号的线缆卷绕装置，可广泛应用于港口门座起重机、集装箱起重机、装船机、塔式起重机等类似工况的重型机械设备。而现有技术中，对于线缆卷筒的应用多存在测速不准进而会造成对线缆卷筒的控制精度下降，再者由于受限于现有的控制方式使得作业效率相对较低，故需要一种可以解决上述技术问题的方案。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种线缆卷筒控制方法、装置及存储介质，能够提高控制线缆卷筒的作业效率。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种线缆卷筒控制方法，所述方法是由线缆卷筒控制装置执行，所述线缆卷筒控制装置用于对线缆卷筒设备中的至少一个电机进行控制，所述电机至少包括卷筒电机，所述方法包括：

判断行车设备是否处于过坑区域；

若所述行车设备处于所述过坑区域，则利用恒张力模式控制所述卷筒电机转动，进而使得所述卷筒电机的转动速度匹配所述行车设备的运动；

其中，所述行车设备为用于装载所述线缆电机移动的设备，所述过坑区域为距离所述行车设备移动行程的中点小于或等于预设距离的区域。

为解决上述技术问题，本申请所采用的另一个技术方案是：提供一种线缆卷筒控制装置，所述装置包括：角度传感器、处理器、第一驱动电路、存储器以及存储在所述存储器上的程序数据；

所述角度传感组件设置在行车设备上，且所述角度传感组件的检测端与所述线缆卷筒设备中的线缆连接，所述角度传感组件的输出端与所述处理器连接，以将检测到的所述线缆与标定方向4间的角度值反馈至所述处理器，进而使得所述处理器根据所述角度值确定卷筒电机的目标速度；

所述处理器耦合所述存储器和所述第一驱动电路，所述第一驱动电路在接收到所述处理器的控制指令时输出所述控制指令要求的驱动信号至线缆卷筒设备中的电机，以驱动所述电机按照所述控制指令运转，所述处理器在工作时执行所述程序数据，以完成如上所述的方法。

为解决上述技术问题，本申请所采用的又一个技术方案是：提供一种存储介质，所述存储介质存储有能够被处理器运行的程序数据，所述程序数据用于实现如上所述的方法。

以上方案中，通过提供一种是由线缆卷筒控制装置执行的线缆卷筒控制方法，线缆卷筒控制装置通过判断行车设备是否处于过坑区域，并在判断得到行车设备处于过坑区域时，利用恒张力模式控制卷筒电机转动，进而使得卷筒电机的转动速度匹配行车设备的运动，以上方法相比于现有技术可以实现在控制线缆卷筒的过程中，控制行车设备以恒张力模式直接通过过坑区域，进而实现在过坑区域无需停车，提高了控制线缆卷筒的作业效率。

附图说明

图1为本申请一种线缆卷筒设备一实施例中的应用场景示意图；

图2为本申请一种线缆卷筒控制方法一实施例中的流程示意图；

图3为本申请一种线缆卷筒控制方法另一实施例中的流程示意图；

图4为本申请一种线缆卷筒控制方法又一实施例中的流程示意图；

图5为本申请一种线缆卷筒控制方法一实施例中的流程示意图；

图6为本申请一种线缆卷筒控制装置一实施例中的结构示意图；

图7为本申请一种存储介质一实施例中的结构示意图；

图8为本申请一种线缆卷筒控制装置一实施例中的结构示意图；

图9为本申请一种线缆卷筒控制装置另一实施例中的结构示意图；

图10为本申请一种线缆卷筒控制装置又一实施例中的结构示意图；

图11为本申请一种线缆卷筒控制装置中的再一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。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。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”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。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参见图1，图1为本申请一种线缆卷筒一实施例中的应用场景示意图。在当前实施例中，本申请所提供的技术方案中的线缆卷筒2可以是用于为大型装载运输设备提供动力电源、控制电源或控制信号的电缆卷绕装置，再或者是用于沿着设定的中点左右往复运动卷绕或释放线缆的装置。如图1所示，当行车设备远离电缆坑P时线缆卷筒2需要释放线缆，当行车设备自行程的端点(如图1所示意的行程端点包括左侧端点A和右侧端点B)靠近中点的电缆坑P时线缆卷筒2需要收取线揽，以实现为外部的大型装载运输设备提供移动电源信号，在本申请所提供的技术方案中，将线缆卷筒2以及用于装载线缆卷筒2移动的行车设备统称为线缆卷筒设备，而在对线缆卷筒设备的控制过程中，需要控制卷筒电机的转速进而使得卷筒收取或释放线缆的速度与行车设备的移动速度相匹配，进而可以保证线缆中的张力恒定，进而保证安全生产，避免因为线缆过松、跌落或损伤导致行车设备停车，再或者是因为线缆过紧造成行车设备停车或者是线缆损伤。其中，图1中5是用于为行车设备与卷筒2之间的线缆1导向的导向架5，本申请所提供的线缆卷筒设备还包括角度仪3，角度仪3的标定方向4与导向架5导向方向均为竖直方向，经过导向架5与角度仪3之间的线缆的方向与标定方向重合或平行。

现有技术中，对于线缆卷筒电机的控制主要是通过设置编码器测量行车设备的速度，编码器将测量所得行车设备的速度反馈至PLC，再经由外部的PLC将所获取的行车设备的速度反馈至控制卷筒电机的变频器，以使得变频器根据行车设备的速度进行控制卷筒电机，由此可以得知将行车设备的速度传输至变频器具有一定的时间延迟，这样就会导致对于卷筒电机控制无法做到实时跟随行车设备，当行车设备高速移动时卷筒电机与行车设备之间由于时延问题带来的速度之差更为明显，进而会使得线缆的张力过紧或者受损；而如果为了保证卷筒电机可以较好地跟随行车设备，使得行车设备以及卷筒电机以较低的速度运转时，则会使得线缆卷筒设备的作业效率处于一个较低的水平；同时现有技术中，对于线缆卷筒电机的控制主要是基于测量行车设备的速度控制卷筒电机，但是这样过分依赖行车设备的速度就会导致在对行车设备速度测量不够准确的时候影响对于电缆卷筒控制的准确度；再者由于现有技术中用于控制线缆卷筒的结构相对较多，这样就会导致不同结构之间连接关系复杂且会使得安装难度较大，连接点较多容易出现故障，进而使得安全性降低，故需要一种可以解决上述问题的而技术方案。

请参见图2，图2为本申请一种线缆卷筒控制方法一实施例中的流程示意图。在当前实施例中，本申请所提供的线缆卷筒控制方法是由线缆卷筒控制装置执行，线缆卷筒控制装置用于对线缆卷筒设备中的至少一个电机进行控制，线缆卷筒控制装置控制的电机至少包括卷筒电机，在当前实施例中本申请所提供的方法包括：

S210：判断行车设备是否处于过坑区域。

线缆卷筒控制装置判断行车设备当前是否处于过坑区域。其中，行车设备为用于装载线缆卷筒及用于驱动线缆卷筒转动的电机移动的设备，过坑区域为距行车设备移动行程的中点小于或等于预设距离的区域。其中，预设距离可以根据实际的需要进行设置调整，以调整过坑区域的大小，在此对预设距离不做任何限定。

具体地，行车设备移动行程的中点在图1所示意的实施例中可以是位置P处，当行车设备移动至P处，线缆卷筒会将可收取部分的线缆全部收取完毕，也可以理解为线缆卷筒中的卷盘已经达到满盘的状态。行车设备移动行程的中点为线缆固定端所在位置，行车设备用于装载线缆的移动端并对线缆移动端与固定端之间可以移动的线缆部分进行往复收取或释放，进而实现为外部的大型装载运输设备提供电源信号。

线缆卷筒控制装置在控制线缆卷筒设备的过程中，实时判断行车设备当前是否处于过坑区域内，以根据判断结果确定对于卷筒电机的实时控制模式。

S220：利用恒张力模式控制卷筒电机转动，进而使得卷筒电机的转动速度匹配行车设备的运动。

若步骤S210中判断得到行车设备当前处于过坑区域，则线缆卷筒控制装置采用恒张力的模式控制卷筒电机转动，以使得卷筒电机的转动速度匹配行车设备的运动。其中，恒张力模式是指使得在行车设备处于过坑区域时保持线缆中的张力不变，故步骤S220是当判断得到行车设备当前处于过坑区域时，控制卷筒电机输出的张力保持不变以保持线缆中的张力不变，进而使得卷筒电机的转动速度匹配行车设备的运动。

在一实施例中，步骤S220中采用恒张力模式控制卷筒电机转动，进一步地包括：控制卷筒电机以设定转矩转动并保持不变，以在过坑区域控制卷筒电机输出至线缆的张力保持不变。其中，设定转矩为预先设置的转矩，即在行车设备处于过坑区域时无论行车设备的速度是多少，均控制卷筒电机以设定转矩转动并保持不变，其中设定转矩是一经验值，具体可以依据实际的应用需求进行设定。

本申请图2所对应的实施例中所提供的方法，只需要依赖线缆卷筒控制装置即可实现控制卷筒电机的转速匹配行车设备移动的速度，指令和数据只需要在线缆卷筒控制装置内部数据交互和传输即可，无需与外部的PLC设备进行数据交互，可以使得卷筒电机的转速较好地跟随行车设备的移动速度。线缆卷筒控制装置在线缆卷筒设备运行的过程中，实时判断行车设备是否处于过坑区域，并在判断得到行车设备处于过坑区域时，利用恒张力模式控制卷筒电机转动，在使得卷筒电机的转动速度匹配行车设备的运动的同时，实现在行车设备自过坑区域经过时保持线缆中的张力不变且无需停车，同时也无需卷筒电机停下即可完成过坑，降低了对于线缆卷筒设备的操作以及控制难度，同时也提高了生产作业效率。

进一步地，在另一实施例中，当步骤S210中判断得到行车设备不处于过坑区域时，本申请所提供的方法还包括步骤S230。

S230：利用恒角度模式控制卷筒电机转动。

其中，如图1所示意的，恒角度模式是指保持线缆1与标定方向4之间的角度为第一设定角度不变，或者是保持线缆1与标定方向4之间的角度保持在设定的角度范围内。其中，设定的角度范围和第一设定角度为预设的经验值，当保持线缆1与标定方向4之间的角度处于第一设定角度或在设定角度范围内时，线缆1内部的张力保持在设定的范围，且不会因为张力过紧受损或张力过松造成线缆缠绕等异常情况。

更进一步地，利用恒角度模式控制卷筒电机转动包括：获取角度仪3反馈的角度值，根据角度值计算卷筒电机的目标速度。其中，角度值为线缆1与标定方向4之间的夹角，标定方向4可以指竖直方向，卷筒电机的目标速度为卷筒电机需要的转速。在当前实施例中，通过角度仪3实时测量线缆1与标定方向4之间角度，可以实现精确控制线缆摆角(线缆2与标定方向4之间的夹角)处于安全工作区，极大程度减小行车设备移动过程中线缆张力冲击。其中，当线缆摆角处于安全工作区时，线缆可以被正常收卷至卷筒或被正常释放，也可以将安全工作区理解为上述的第一设定角度或设定的角度范围。

再进一步地，在一实施例中，当用于控制行车设备的PLC会向线缆卷筒控制装置发送行车设备的速度时，上述步骤根据角度值计算卷筒电机的目标速度包括：获取用于控制行车设备的PLC发送的行车设备的速度；根据行车设备的速度和角度仪反馈的角度值计算卷筒电机的目标速度。此时，卷筒电机的目标速度＝行车设备的速度+辅助速度，其中，辅助速度为线缆卷筒控制装置根据角度仪反馈的角度值，并依据闭环PID原理计算所得的辅助速度。在当前实施例中，利用PLC发送的行车设备的速度计算得到卷筒电机的目标速度，可以实现更为准确地控制卷筒电机匹配行车设备的运行速度转动。

进一步地，在计算求得卷筒电机的目标速度之后，进一步根据目标速度计算控制卷筒电机的脉冲数，以生成控制卷筒电机的脉冲控制指令，并由卷筒控制装置发送至卷筒电机处，以控制卷筒电机以目标速度运行。

在获取角度仪反馈的角度值之后，本申请所提供的方法还可以包括：

判断角度值是否大于第二设定角度。其中，第二设定角度为预先设置的阈值，利用第二设定角度可以判断当前的线缆与标定方向之间的夹角是否异常，进而可以判断行车设备或卷筒电机是否出现故障。

若判断得到角度仪反馈的角度值大于第二设定角度时，则卷筒集成控制装置会发出故障指令至卷筒电机和用于控制行车设备的PLC，以使得卷筒电机和行车设备停车，避免在出现故障时，行车设备继续前进或卷筒电机继续转动造成线缆的损坏。

在当前实施例中，直接利用角度仪测量所得的角度值得到卷筒电机的目标速度，无需依赖行车设备的速度求取卷筒电机的目标速度，利用角度仪反馈的角度值辅助调试卷筒电机的转速能够快速补偿卷筒电机转速与行车设备之间的速度误差，线缆卷筒控制装置能够快速根据角度仪的反馈值补偿速度误差，保证线缆卷筒电机的转速可以精确跟随行车设备的速度。

进一步地，请参见图3，图3为本申请一种线缆卷筒控制方法另一实施例中的流程示意图，在当前实施例中着重展示的是步骤S210所包括的内容。具体地，在一实施例中，上述步骤S210判断行车设备是否处于过坑区域包括下述步骤S301至步骤S303。

S301：计算行车设备的实时位置。

在一实施例中，线缆卷筒控制装置包括设置于卷筒电机处的编码器，步骤S301可以是根据卷筒电机处的编码器反馈的信号计算行车设备的实时位置。在当前实施例中，行车设备的位置无需设置单独器件进行独立测量，本申请只需在卷筒电机处设置编码器，即可根据卷筒电机处的编码器反馈的信号计算行车设备位置。本申请所提供的方法还包括：在卷筒电机编码器测量得到卷盘满盘时，线缆卷筒控制装置还会在接收到满盘信号时控制卷筒编码器清除计数以清除累计误差。

其中，行车设备的实时位置为相对于其自身移动行程中点的相对位置。如在一实施例中，将行车设备移动行程的中点左侧定义为正向，对应的将行车设备移动行程的中点右侧定义为负向，则对应的，在该实施例中，则步骤S301则是计算行车设备相对于其自身行程中点的实时位置。根据设定，当行车设备处于其自身行程中点的左侧时，则行车设备相对于其自身行程中点的实时位置为正，反之，当行车设备处于其自身行程中点的右侧时，则行车设备相对于其自身行程中点的实时位置为负，需要说明的是，行车设备的实时位置是相对中点的位置，且该实时位置包括行车设备相对于移动行程的中点的方向。

进一步地，请参见图4，图4为本申请一种线缆卷筒控制方法又一实施例中的流程示意图，图4主要展示了上述步骤S301计算行车设备的实时位置进一步包括的步骤。在当前实施例中，上述步骤S301包括步骤S401至步骤S403。

S401：获取卷筒电机转动的圈数。

在本申请所提供的技术方案中，可以是通过在卷筒电机上设置编码器获取卷筒电机转动的圈数。其中，编码器至少包括绝对值编码器和增量式编码器中的一个。

进一步地，在本申请所提供的技术方案中，在获取卷筒电机转动的圈数的同时，编码器还可以获取当前转动周期内卷筒电机的转动方向并反馈至线缆卷筒控制装置，进而通过所获取到的转筒电机的转动方向进一步验证行车设备的移动方向。其中，卷筒电机的转动方向可以是由编码器获取，也可以是由其他专门用于获取电机转动反向的传感器获得，再或者也可以是由外部的PLC设备直接反馈至线缆卷筒控制装置处。

S402：根据卷筒电机转动的圈数、线缆的直径和卷盘内径，计算得到卷盘上所卷绕线缆的长度。

其中，卷盘为卷筒电机所驱动的用于卷绕线缆的结构，卷盘内径为根据卷盘实际的内径预先进行输入的参数，对应的，线缆的直径为卷盘所收取或释放的线缆的直径。在当前实施例中，线缆的直径和卷盘的内径均是预设参数。

在当前实施例中，由于卷盘与卷筒电机的输出端固定连接，故卷筒电机转动一圈则会带动卷盘转动一圈，而卷盘进而会卷绕线缆一圈，随着卷盘卷绕的线缆越多，卷盘卷绕线缆一圈的卷径则会发生改变。在当前实施例中，卷盘每转过一圈，则卷盘卷绕的线缆的卷径均会发生改变，也可以理解为卷盘沿着轴向延伸的高度恰好等于线缆的直径，或者是比线缆的直径略大。故本申请所提供的技术方案中，可以根据线缆的直径、卷盘的内径和卷筒电机转动的圈数直接计算得到线缆当前的卷径。

在另一实施例中，卷盘沿着轴向延伸的高度大于线缆的直径时，则可以是根据卷筒电机转动的圈数、线缆的直径、卷盘内径以及卷盘轴向的高度计算得到卷盘上所卷绕线缆的长度。其中，首先可以根据线缆的直径以及卷盘轴向的高度计算得到卷盘一层可以卷绕的线缆圈数，然后再根据电机转动的圈数计算得到线缆卷绕的层数以及当前卷绕层上所卷绕的圈数，然后再根据卷绕的层数、当前卷绕层上卷绕的圈数、电机卷绕圈数、线缆的直径和卷盘内径求得当前线缆的卷径。

在求得线缆当前的卷径后，再根据计算所得的线缆卷径以及线缆的总长度或行车设备的行程等等参数计算得到当前卷盘上所卷绕线缆的长度。其中，线缆的总长度可以拟合等于行车设备的行程一半加上导向架5(详见图1中所示意的结构，导向架5用于为线缆导向)至角度仪之间的高度。可以理解的是，在其他实施例中，线缆的总长度拟合等于行车设备的行程一半加上卷盘的内径所处高度，在一些实施例中线缆总长度也可以指的是线缆可以被卷盘收卷的最大长度，具体依据实际的应用进行设置。

S403：根据卷盘上所卷绕线缆的长度和行车设备移动行程，计算得到行车设备的实时位置。

用预设的行车设备的移动行程减去计算所得的卷盘上所卷绕的线缆的长度，然后根据所得的行车设备移动的方向求得当前行车设备的实时位置。

其中，在当前实施例中，行车设备是由外部的PLC设备控制，故行车设备移动的方向也可以是由外部用于控制行车设备的PLC设备直接发送至线缆卷筒控制装置的。具体地，行车设备的移动方向可以是左行或者右行。

进一步地，在另一实施例中，可以进一步结合电机转动的方向确定行车设备当前是处于中点的左侧或右侧，并根据行车设备相对于中点左侧或右侧对卷筒电机进行预控制，预先对卷筒电机按照设定的减速度进行减速，以实现对于行车设备转向控制更为流畅。如，当确定行车设备是处于中点的左侧且行车设备是左行时，则线缆卷筒控制装置进一步根据线缆所剩下的距离判断是否进入卷筒电机预转向模式，以使得卷筒电机可以匹配行车设备的转向快速完成转向。

请同时结合图1，由图1可以得知，卷盘设置在距离地面具有一定高度的位置，且在行车设备移动至电缆坑即行车设备行程的中点位置时，线缆还存在对应卷盘至电缆坑之间距离长度的线缆无法被收卷至卷盘上，故在当前实施例中，行车设备移动行程为卷盘可以释放最多的线缆长度两倍。

在计算得到卷盘上所卷绕的线缆的长度之后，可以根据所得的卷盘上所卷绕线缆的长度以及行车设备移动行程计算得到卷盘已经释放的线缆的长度或者是卷盘待卷绕的线缆长度，计算所得的卷盘已经释放的线缆长度或者是卷盘待卷绕的线缆长度等于行车设备距离电缆坑的距离，结合行车设备相对于电缆坑的相对位置即可得到行车设备当前的实时位置。

其中，在当前实施例中，线缆卷筒控制装置可以根据角度仪的信号判断得到当前行车设备与电缆坑的相对位置，进而根据角度仪测量所得的角度判断行车设备是否处于过坑区域。其中，角度仪所检测到的角度信号可以对应行车设备相对于电缆坑的位置存在正负角度之分，如可以将角度仪所检测到的角度信号进行正负角度的设置。如当行车设备处于电缆坑左侧时，此时角度仪检测到的线缆与基准方向的夹角为正，则对应的，当行车设备处于电缆坑的右侧时，则对应设置角度仪所检测到的线缆与基准方向之间的角度为负角度，而当行车设备恰好处于电缆坑时角度仪测量的角度为零(或者是近似等于零)。对于正角度、负角度和零可以以不同类型信号反馈至线缆卷筒控制装置，进而使得线缆卷筒控制装置可以获取到行车设备相对于电缆坑的相对方向。

设，卷盘可以收卷的线缆的最大长度为20米，经过计算求的卷盘上所卷绕的线缆的长度为13米，则可以得到卷盘已经释放的线缆的长度或者是卷盘待卷绕的线缆长度为7米，经过前面传感器的获取得到卷筒电机是绕逆时针转动，根据设定得知当卷筒是绕逆时针转动时，线缆卷筒是在释放线缆，且行车设备是在远离移动行程的中点。在此，需要说明的是，对于一台线缆卷筒设备中卷筒在收取线缆或释放线缆时，卷筒电机的转动方向不做任何限定，具体可以依据实际的需要进行设置和调整。如，一实施例中，在卷筒在收取线缆时卷筒电机可以是顺时针转动，对应的，卷筒在释放线缆时可以是逆时针转动。在另一实施例中，在卷筒在收取线缆时卷筒电机可以是逆时针转动，对应的，卷筒在释放线缆时可以是顺时针转动。

其中，线缆卷筒控制装置也可以根据角度仪的信号判断得到当前行车设备与电缆坑的相对位置。如，可以对应行车设备相对于电缆坑的位置设置，将角度仪所检测到的角度信号进行正负角度的设置。如当行车设备处于电缆坑左侧时，此时角度仪检测到的线缆与基准方向的夹角为正，则对应的，当行车设备处于电缆坑的右侧时，则对应设置角度仪所检测到的线缆与基准方向之间的角度为负角度。对于正角度和负角度可以以不同类型信号反馈至线缆卷筒控制装置，进而使得线缆卷筒控制装置可以获取到行车设备相对于电缆坑的相对方向。

进一步地，在另一实施例中，步骤S403也可以为根据卷盘上所卷绕线缆的长度以及线缆总长度计算的得到行车设备的相对于行车中点的实时位置。

S302：计算行车设备距中点的距离。

在求得行车设备的实时位置后，根据预设的行车设备的移动行程确定行车设备距离中点的距离。

S303：根据行车设备距中点的距离判断行车设备是否处于过坑区域。

通过计算所得的行车设备距中点的距离，判断行车设备距行程中点是否小于预设距离，以得到行车设备是否处于过坑区域。并在判断得到行车设备处于过坑区域时，执行上述步骤S220，线缆卷筒控制装置利用恒张力模式控制卷筒电机转动，进而使得卷筒电机的转动速度匹配行车设备的运动。

在当前实施例中，本申请所提供的技术方案，可以无需依赖外部的PLC设备即可快速计算求得行车设备的位置，并根据行车设备的位置判断得到行车设备是否处于过坑区域，进而为对于卷筒电机的灵敏控制提供了技术基础，进而可以在行车设备移动的过程中准确地控制卷筒电机的转动，使得卷筒电机的转动匹配行车设备的移动。同时还可以通过卷筒电机编码器反馈的线缆卷筒电机的转动圈数求取行车设备所处位置，进而判断过坑区域，并在过坑区域内采用恒张力控制，实现行车设备可以快速过坑。

请参见图5，图5为本申请一种线缆卷筒控制方法一实施例中的流程示意图。在当前实施例中，阐述的是一实施例中上述步骤根据角度值计算卷筒电机的目标速度之后，本申请所提供的方法还包括的步骤。

S501：判断行车设备是否处于中点的左侧。

在求得行车设备实时位置之后，根据行车设备的实时位置和/或角度仪的角度进一步判断行车设备是否处于行程中点的左侧，当判断得到行车设备处于中点的左侧时，执行步骤S502。

如在一实施例中，预设检测到线缆处于标定方向的左侧时，线缆与标定方向之间的夹角为正角度，线缆处于标定方向的右侧时，线缆与标定方向之间的夹角为负角度时。在步骤S501则可以根据所收到的角度值确定行车设备是否处于中点的左侧。

在另一实施例中，当可以根据卷筒电机的转动方向以及行车设备与中点之间距离变化趋势确定行车设备与中点之间相对位置关系时，即行车设备的实时位置带有方向时，则可以根据行车设备的实时位置确定行车设备是否处于中点的左侧。

S502：判断行车设备是否是向左移动。

若步骤S501中判断得到行车设备处于中点左侧，则判断行车设备是向左移动，进而会执行步骤S503。在当前实施例中，可以是根据外部设备PLC输入的行车设备的移动方向确定行车设备是否是向左移动。其中，中点左侧可以是从纸面方向上看图1中所示意的中点P的左侧，对应的，下文中的中点右侧可以指的是从纸面方向上看图1中所示意的中点P的右侧。

进一步地，在另一实施例中，步骤S502也可以是根据行车设备的距离中点的距离变化趋势确定行车设备是否是向左移动。当判断得到行车设备是处于中点的左侧，且行车设备当前距离中点的距离大于上一个采样时刻距离中点的距离时，则可以得到此时行车设备是向左移动。

S503：控制卷筒电机驱动卷盘执行释放线缆。

若行车设备是向左移动，则控制卷筒电机驱动卷盘按照设定的释放线缆方向转动以执行释放线缆。

S504：控制卷筒电机驱动卷盘执行收取线缆。

反之，若行车设备是向右移动，则控制卷筒电机驱动卷盘按照预设的收取线缆方向转动以执行收取线缆。

进一步地，当步骤S501中判断得到行车设备处于中点的右侧，则方法还包括步骤S505至步骤S507。

S505：判断行车设备是否是向右移动。

同理，当判断行车设备处于中点的右侧时，则可以根据外部PLC发送的行车设备移动的消息判断行车设备是否是向右移动。

在另一实施例中，也可以根据一个预设周期内行车设备距中点距离的变化趋势确定行车设备的移动方向。其中，预设周期为一个预设的较小的时间周期，当行车设备在预设周期内距中点距离变小，说明此时行车设备是向左移动，反之，当在预设周期内距中点距离变大，则说明此时行车设备是向右移动。若判断得到行车设备是向右移动，则会进一步执行上述步骤S503，反之则执行上述步骤S504。

进一步地，在一实施例中，本申请所提供的线缆卷筒控制方法还包括：

由于行车设备停车会有一定的延时，故当接收到用户输入的急停指令时延迟设定时间控制抱闸机构抱紧卷筒电机，以使得卷筒电机停机。

在另一实施例中，当抱闸机构是由抱闸电路控制导通时，本申请所提供的方法也可以是还包括：当接收到用户输入的急停指令时，发送延迟抱紧指令至抱闸电路，以使得抱闸电路延迟设定时间导通，进而控制抱闸机构立刻抱紧卷筒电机。其中，预设时间为根据经验值进行设定时间。

相比于现有技术中，对于线缆卷筒设备的控制是由一个变频器与控制整个线缆卷筒的PLC设备进行数据交互，然后依赖PLC提供的行车设备的速度，本申请所提供的技术方案，可以实现无需依赖PLC向线缆卷筒控制装置发送行车设备的速度，由线缆卷筒控制装置即可完成对于卷筒电机的控制，且无需依赖外部PLC设备获取行车设备的速度，简化了控制流程，同时相比于现有技术中利用PLC传输大车速度存在一定的信号延时，本申请所提供的技术方案直接是在线缆卷筒控制装置内部通信，不存在通信延时故可以实现卷筒电机对于行车设备较好地跟随效果，再者还可以实现在行车设备过坑时无需停车，提高了生产作业效率。

请参见图6，图6为本申请一种线缆卷筒控制装置一实施例中的结构示意图。在当前实施例中，本申请所提供的线缆卷筒控制装置600包括：角度传感组件604、处理器601、第一驱动电路603、存储器602以及存储在存储器上的程序数据。

其中，角度传感组件604设置在行车设备上，且角度传感组件604的检测端与线缆卷筒设备中的线缆连接，角度传感组件604的输出端与处理器601连接，以将检测到的线缆与标定方向间的角度值反馈至处理器601，进而使得处理器601根据角度值确定卷筒电机的目标速度。

处理器601耦合存储器602和第一驱动电路603，第一驱动电路603在接收到处理器601的控制指令时输出控制指令要求的驱动信号至线缆卷筒设备中的电机，以驱动卷筒电机按照控制指令运转，处理器601在工作时执行程序数据，以完成如上任意一个实施例所述的方法。

请参见图7，图7为本申请一种存储介质一实施例中的结构示意图，在当前实施例中，本申请所提供的存储介质700存储有能够被处理器运行的程序数据701，程序数据701用于被执行时可以实现如图1至图5任意一项所述的方法。其中，存储介质700具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等可以存储程序数据701的装置，或者也可以为存储有该程序数据701的服务器，该服务器可将存储的程序数据701发送给其他设备运行，或者也可以自运行该存储的程序数据701。

请参见图8，图8为本申请一种线缆卷筒控制装置一实施例中的结构示意图。

在当前实施例中本申请所提供的线缆卷筒控制装置1000至少用于对线缆卷筒中的卷筒电机M1进行控制。其中，卷筒电机M1用于跟随行车设备的移动驱动卷筒转动以收取或释放线缆，以实现为外部的设备提供功能服务。在当前实施例中，本申请所提供的线缆卷筒控制装置1000包括相互连接的控制电路100和第二驱动电路200。

其中，控制电路100用于根据所采集到的参数计算得到卷筒电机M1的目标参数，然后根据计算所得目标参数生成对应的控制指令并输出至第二驱动电路200处。第二驱动电路200用于在接收到控制电路100的控制指令时，响应控制指令输出对应的驱动信号，进而实现控制卷筒电机M1按照控制指令对应的目标参数转动，或者是在接收到控制电路100的控制指令时响应控制指令导通对应的结构或电路单元，以完成该控制指令对应的操作。

进一步地，第二驱动电路200包括第一子驱动电路210和抱闸电路220。

其中，抱闸电路220的输入端与第一子驱动电路210连接，抱闸电路220的控制端与控制电路100连接，抱闸电路220的输出端与设置在卷筒电机M1处的抱闸机构203连接，以在控制电路100输出触发抱闸指令时延时控制抱闸机构203抱紧卷筒电机M1。其中，抱闸机构203只有在抱闸电路220导通时才会抱紧卷筒电机M1，在抱闸电路220没有导通时爆照机构不会抱紧卷筒电机M1。其中，抱闸电路220延时的时间可以是根据经验值由控制电路100设定并控制。在另一实施例中，抱闸电路220延时的时间也可以是由抱闸电路220中相关器件的结构及所选用器件的参数确定，具体在此不做任何限定。

进一步地，请继续参见图8，控制电路100包括第一处理芯片110，第一处理芯片110包括至少一个脉宽调制端口PWM。其中，至少一个脉宽调制端口PWM与第二驱动电路200中的第一子驱动电路210连接，以输出脉冲控制指令至第一子驱动电路210。在一实施例中，第一处理芯片110可以为DSP处理芯片，但不限定第一处理芯片110的类型。可以理解的是，第一处理芯片110还会包括其他的端口与接口，请详见下文对应部分的阐述。

进一步地，请参见图9，图9为本申请一种线缆卷筒控制装置另一实施例中的结构示意图。第一子驱动电路210包括相互连接的整流单元211和驱动单元212。其中，整流单元211的输入端与外部电源1001连接，整流单元211用于对外部电源1001输入至第一子驱动电路210的电信号进行整流处理，以将外部电源1001输入的交流电转为直流电。

进一步地，请同时参见图10，图10为本申请一种线缆卷筒控制装置又一实施例中的结构示意图。其中，整流单元211包括三组并联的IGBT桥臂(图未标识)，IGBT桥臂包括两个串联的IGBT开关。如图10所示意的，IGBT开关T7和IGBT开关T8串联组成一个IGBT桥臂，IGBT开关T9和IGBT开关T10串联组成一个IGBT桥臂，IGBT开关T11和IGBT开关T12串联组成一个IGBT桥臂。

整流单元211的输出端与驱动单元212的输入端连接，驱动单元212的输出端与卷筒电机M1连接，驱动单元212用于将整流单元211输出的直流电转换为设定电压的交流电并输出至卷筒电机M1处。具体地，设定电压值是根据卷筒电机M1的额定电压确定，在此不做任何限定。驱动单元212的控制端与第一处理芯片110中的一个脉宽调制端口PWM连接，驱动单元212在接收到控制电路100的脉冲控制指令后输出对应脉冲控制指令的驱动信号至卷筒电机M1处，以控制卷筒电机M1按照脉冲控制指令进行转动，进而使得卷筒电机M1的转速可以匹配行车设备的运动速度，进而对线缆进行收取或释放。

进一步地，请同时参见图9和图10，驱动单元212包括IGBT驱动组和IGBT驱动芯片2122，IGBT驱动组的输入端与整流单元211的输出端连接，IGBT组2121的控制端与IGBT驱动芯片2122的输出端连接，IGBT驱动芯片2122的输入端与第一处理芯片110的脉宽调制端口PWM连接。IGBT驱动芯片2122用于在接收到第一处理芯片110输出的脉冲控制指令时，响应脉冲控制指令以控制IGBT组2121将整流单元211输出的直流电转换成设定电压的驱动信号。对应的，IGBT组2121用于在IGBT驱动芯片2122的控制下将整流单元211输出的直流电转换成设定电压的驱动信号，并将转换所得的驱动信号输出至卷筒电机M1处，以驱动转筒电机按照脉冲控制指令对应的参数转动，进而使得卷筒电机M1的转速可以较好地跟随行车设备的移动速度。

更进一步地，IGBT驱动组包括包括三组并联的IGBT桥臂(图未标识)，IGBT桥臂包括两个串联的IGBT开关。如图10所示意的，IGBT开关T1和IGBT开关T2串联组成一个IGBT桥臂21211，IGBT开关T3和IGBT开关T4串联组成另一个IGBT桥臂，IGBT开关T5和IGBT开关T6串联组成再一个IGBT桥臂，三个IGBT桥臂并联共同组成了IGBT组2121以在IGBT芯片的控制下将整流单元211输出的直流电转换为交流电。

抱闸电路220的第一输入端与整流单元211的输出端连接，以自整流单元211的输出端取电源信号，为抱闸电路220中的相关结构供电。抱闸电路220的第二输入端与第一处理芯片110连接，以接收来自第一处理芯片110的控制指令。其中，抱闸电路220可以接收的来自第一处理芯片110的控制指令至少包括抱闸指令，当抱闸电路220在接收到来自第一处理芯片110的抱闸指令时，抱闸电路220导通以控制抱闸机构203抱紧卷筒电机M1。

进一步地，请参见图10，图10为图8所展示的抱闸电路220一实施例中的结构示意图。在当前实施例中，本申请所提供的抱闸电路220包括二极管D1、开关电路K2、输入滤波电容C2和输出滤波电容C3。

其中，输入滤波电容C2的正端与第一子驱动电路210中的正母线EF连接以自正母线EF取电，输入滤波电容C2的负端与第一子驱动电路210中的负母线CD端连接，输出滤波电容C3的正端与母线连接以自正母线EF取电，输出滤波电容C3的负端与开关电路K2的输入端连接，开关电路K2的输出端与负母线CD连接，开关电路K2的控制端与控制电路100连接。

其中，输入滤波电容C2和输出滤波电容C3均用于对取自正母线EF的电信号进行滤波处理。开关电路K2用于在接收到第一处理芯片110的抱闸指令时延时设定时间进入导通状态，以延时设定时间导通抱闸机构203，进而抱紧卷筒电机M1。开关电路K2在没有接收到第一处理芯片110的抱闸指令时保持断开状态，此时抱闸机构203无法接收到有效的驱动信号，进而使得抱闸机构203保持初始状态不会抱紧卷筒电机M1。

抱闸机构203的第一端与输出滤波电容C3的正端连接，抱闸机构203的第二端与输出滤波电容C3的负端连接。其中，抱闸机构203的第一端为抱闸机构203的正端。

进一步地，抱闸电路220还包括电感，用于对驱动抱闸结构的电信号进行滤波处理，在此对于电感的参数不做任何限定，具体可以根据实际的需要进行设置以及调整。

更进一步地，开关电路K2包括MOS管，MOS管的漏极与负母线CD连接，MOS管的源极通过电感与抱闸机构203的第二端连接。其中，抱闸机构203的第二端为抱闸机构203的负端。

请继续参见图10，本申请所提供的线缆卷筒控制装置1000中第二驱动电路200还包括反馈滤波电路230。反馈滤波电路230的一端连接外部电源1001端，反馈滤波电路230的另一端连接整流单元211。

更进一步地，反馈滤波电路230进一步包括并联设置的三组电感L1、L2和L3，电感L1、L2和L3连接了外部电源1001与整流单元211。在将反馈电流上网至电网时，反馈滤波电路230与整流单元211配合实现对反馈电流进行滤波处理，以得到可以上网的电流信号，并将反馈电流上网至电网供其他结构消耗使用。

具体地，当卷筒电机M1刹车时，由于卷筒电机刹车制动时的动能会转换成回馈电流信号，并经过驱动单元212和整流单元211反馈至外部电网处或是为其他器件进行供电。本申请所提供的包括三组并联的IGBT桥臂可以实现滤除回馈电流中的谐波信号，进而使得回馈电流可以被上网至外部电网，在一定程度上实现了节能。

请参见图10，本申请所提供的线缆卷筒控制装置还包括缓冲电路300。其中，缓冲电路300的第三端与正母线EF连接，缓冲电路300的第四端与负母线CD连接。需要说明的是，当卷筒电机M1处于工作状态时，缓冲电路300的第三端为正端，对应的缓冲电路300的第四端为负端。

进一步地，缓冲电路300包括缓冲电容C1、保护电阻R1和缓冲开关K1，其中，缓冲电容C1的正端连接正母线EF，缓冲电容C1的负端分别连接缓冲开关K1的一端和保护电阻R1的一端，缓冲开关K1的另一端和缓冲保护电阻R1的另一端均与负母线CD端连接，用于在正母线EF或负母线CD中的电流电压升高时，缓冲保护电路避免因为电流瞬间变化太快，造成第二驱动电路200中的相关器件被击穿。

进一步地，第二驱动电路200还包括辅助电源电路201，以用于对取样电路240、风扇或照明灯等进行供电。辅助电源电路201的正端与正母线EF连接，以自正母线EF处取电，辅助电源电路201的负端与负母线端CD连接。具体地，当辅助电源电路201同时为取样电路240、风扇或照明灯等供电时，一个线缆卷筒控制装置1000包括多个辅助电源电路。如图10所示意的，取电电路200可以包括辅助电源电路201和辅助电源电路202。

进一步地，在另一实施例中，本申请所提的线缆卷筒控制装置1000还可以用于控制行车设备。本申请所提供的线缆卷筒控制装置1000还包括第二子驱动电路(图未示)。其中，第二子驱动电路，输入端连接控制电路100第二子驱动电路的输出端连接行车设备的电机，以用于驱动行车设备。其中，第二子驱动电路匹配行车设备的电机设置有用于整流的器件组以及用于输出驱动信号的器件组，具体在此不详述。

请参见图11，图11为本申请一种线缆卷筒控制装置1000中的再一实施例中的结构示意图。

进一步地，请参见图11，本申请所提供的线缆卷筒控制装置还可以包括人机交互电路204，人机交互电路204与第一处理芯片110上的人机交互端口P13连接。人机交互电路204至少包括线缆卷筒控制装置1000的操作屏、操作板或可以供用户输入指令的面板中的至少一种，在此对于用户输入的指令不做限定。

在当前实施例中，本申请所提供的第一处理芯片110至少包括：

手动/自动信号输入端口P1，与人机交互电路204中对应的输入按钮连接，用于获取用户输入的手动收缆的信号或自动收缆的信号。当用户选择手动收缆/手动放缆时，可以通过手动收缆/手动放缆信号输入端口P2向第一处理芯片110反馈手动收缆/手动放缆的信号，此时线缆卷筒控制装置1000会结束自动收缆的模式，进而可以供用户通过手柄结构进行手动收缆/手动放缆。

手动收缆信号输入端口P2，当用户通过人机交互电路204选择手动收缆时，通过手动收缆信号输入端口P2向第一处理芯片110反馈手动收缆的信号。

手动放缆信号输入端口P3，当用户通过人机交互电路204选择手动放缆时，通过手动放缆信号输入端口P3向第一处理芯片110反馈手动放缆的信号。

复位信号输入端口P4，与复位按键连接，用户可以通过触发复位按键然后通过复位信号输入端口P4向第一处理芯片110反馈复位信号。其中，用户可以对预设的参数进行复位，如当前收取的线缆的长度等等，可以理解的是，当对多个数据进行复位时，本申请所提供的线缆卷筒控制装置1000还可以包括多个复位信号输入端口以及复位按键。

行车设备左行信号输入端口P5和行车设备右行输入端口P6，与外部的PLC设备连接，外部的PLC设备可以通过行车设备左行信号输入端口P5和行车设备右行输入端口P6向线缆卷筒控制装置1000反馈当前行车设备的移动方向，用于基于行车设备的移动方向控制卷筒电机M1。

急停信号端口P7，与外部急停按键连接，用户可以通过急停按键输入急停信号，并通过急停信号端口P7向第一处理芯片110反馈急停信号。

卷筒满盘信号输入端口P8，与用于检测卷筒是否满盘的传感器连接，用于向第一处理芯片110反馈卷筒满盘是否满盘。

角度仪输入端口P11，与角度仪连接，用于获取角度仪反馈的角度值。其中，角度仪用于检测线缆与标定方向之间的夹角，进而实现将检测到的线缆与标定方向之间的夹角反馈至第一处理芯片110。

扩展端口P12，预留的扩展端口，可以用于在第一处理芯片110的端口不足时可以与其他扩展芯片连接。

取样检测端口P14，与外部的传感器或检测件连接，用于检测设定的参数。当需要获取外部多个参数时，第一处理芯片110还可以包括多个取样检测端口。如，取样检测端口包括与用于检测卷筒电机M1转速的编码器连接的端口，用于获取卷筒电机M1的转速。再者，取样检测端口还可以包括与取样电路240连接的端口，用于获取实际输出至卷筒电机M1的电信号的参数。

进一步地，在一些实施例中第一处理芯片110上还包括行车设备速度输入端口P10，与外部的PLC设备连接。外部的PLC设备可以通过该端口向第一处理芯片110反馈行车设备当前的行车速度，以用于基于行车设备的移动速度控制卷筒电机M1。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种线缆卷筒控制方法，其特征在于，所述方法是由线缆卷筒控制装置执行，所述线缆卷筒控制装置用于对线缆卷筒设备中的至少一个电机进行控制，所述电机至少包括卷筒电机，所述方法包括：

判断行车设备是否处于过坑区域；

若所述行车设备处于所述过坑区域，则利用恒张力模式控制所述卷筒电机转动，进而使得所述卷筒电机的转动速度匹配所述行车设备的运动；

其中，所述行车设备为用于装载所述线缆电机移动的设备，所述过坑区域为距所述行车设备移动行程的中点小于或等于预设距离的区域。

2.根据权利要求1所述的线缆卷筒控制方法，其特征在于，所述判断行车设备是否处于过坑区域包括：

计算所述行车设备的实时位置；其中，所述行车设备的实时位置为相对于所述移动行程中点的位置；

计算所述行车设备距所述中点的距离；

根据所述行车设备距所述中点的距离判断所述行车设备是否处于所述过坑区域。

3.根据权利要求2所述的线缆卷筒控制方法，其特征在于，所述计算所述行车设备的实时位置包括：

获取所述卷筒电机转动的圈数；

根据所述卷筒电机转动的圈数、线缆的直径和卷盘内径，计算得到所述卷盘上所卷绕线缆的长度；

根据所述卷盘上所卷绕线缆的长度和所述行车设备移动行程，计算得到所述行车设备的实时位置。

4.根据权利要求1所述的线缆卷筒控制方法，其特征在于，所述利用恒张力模式控制所述卷筒电机转动包括：

控制所述卷筒电机以设定转矩转动并保持不变，以在所述过坑区域控制所述卷筒电机输出至线缆的张力保持不变。

5.根据权利要求1所述的线缆卷筒控制方法，其特征在于，所述判断行车设备是否处于过坑区域之后，所述方法还包括：

若否，则利用恒角度模式控制所述卷筒电机转动。

6.根据权利要求5所述的线缆卷筒控制方法，其特征在于，利用恒角度模式控制所述卷筒电机转动包括：

获取角度仪反馈的角度值，其中，所述角度值为线缆与标定方向4之间的夹角；

根据所述角度值计算所述卷筒电机的目标速度。

7.根据权利要求6所述的线缆卷筒控制方法，其特征在于，所述根据所述角度值计算所述卷筒电机的目标速度之后，所述方法包括：

判断所述行车设备是否处于所述中点的左侧；

若所述行车设备处于所述中点左侧，则判断所述行车设备是否是向左移动；

若所述行车设备是向左移动，则控制所述卷筒电机驱动所述卷盘执行释放线缆；

若所述行车设备是向右移动，则控制所述卷筒电机驱动所述卷盘执行收取线缆。

8.根据权利要求7所述的线缆卷筒控制方法，其特征在于，若所述行车设备处于所述中点的右侧，则所述方法还包括：

判断所述行车设备是否是向右移动；

若所述行车设备是向右移动，则控制所述卷筒电机驱动所述卷盘执行释放线缆；

若所述行车设备是向左移动，则控制所述卷筒电机驱动所述卷盘执行收取线线缆。

9.一种线缆卷筒控制装置，其特征在于，所述装置包括：角度传感组件、处理器、第一驱动电路、存储器以及存储在所述存储器上的程序数据；

所述角度传感组件设置在行车设备上，且所述角度传感组件的检测端与所述线缆卷筒设备中的线缆连接，所述角度传感组件的输出端与所述处理器连接，以将检测到的所述线缆与标定方向4间的角度值反馈至所述处理器，进而使得所述处理器根据所述角度值确定卷筒电机的目标速度；

所述处理器耦合所述存储器和所述第一驱动电路，所述第一驱动电路在接收到所述处理器的控制指令时输出所述控制指令要求的驱动信号至线缆卷筒设备中的电机，以驱动所述电机按照所述控制指令运转，所述处理器在工作时执行所述程序数据，以完成如权利要求1～8任一项所述的方法。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有能够被处理器运行的程序数据，所述程序数据用于实现权利要求1～8任一项所述的方法。

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