CN112479039A - 轨道吊控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例涉及一种网络控制系统，特别涉及一种轨道吊控制系统，包括：若干个轨道吊，各轨道吊均包括：若干变频器和若干电机；在任意一个轨道吊中，一个变频器至少与一个电机电性连接；轨道吊控制系统还包括：通讯模块、PLC和控制器；通讯模块包括，第一和第二通讯子模，并且，PLC与第一通讯子模块通讯连接，控制器分别与第一和第二通讯子模块通讯连接。各轨道吊中的至少一个变频器均与第一通讯子模块通讯连接，其余各变频器均与第二通讯子模块通讯连接。同现有技术相比，借助于第一和第二通讯子模块，可使得控制器分担大部分从站变频器的通讯，从而大幅减少了PLC从站变频器数量，节约了PLC的资源，在提高效率的同时，还降低了成本。

Description

轨道吊控制系统

技术领域

本发明的实施例涉及一种网络控制系统，特别涉及一种轨道吊控制系统。

背景技术

传统轨道式集装箱龙门起重机(简称轨道吊)由两片双悬臂的门架组成，两侧门腿用下横梁连接，两侧悬臂用上横梁连接，门架通过大车运行机构在地面铺设的轨道上行走。主要实现吊具的起升、吊具的平移和整体设备的行走3大主要功能，对应的机构分别建成吊具、小车机构以及大车机构。然而发明人发现，传统轨道吊在控制过程中，由PLC直接控制多个轨道吊的变频器进行各种运行控制，由于控制的变频器与编码器数量不断增多的情况下，导致PLC直接控制的复杂程度高，且通讯繁琐。

发明内容

本发明的实施例的目的在于提供一种轨道吊控制系统，可有效降低系统在控制各变频器时的复杂程度，提高了效率，并降低了成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种轨道吊控制系统，包括：若干个轨道吊，各所述轨道吊均包括：若干变频器和若干电机；其中，在任意一个所述轨道吊中，一个所述变频器至少与一个所述电机电性连接，所述轨道吊控制系统还包括：

通讯模块：包括，第一通讯子模块和第二通讯子模块；

可编程控制器PLC，与所述第一通讯子模块通讯连接；

控制器，分别与所述第一通讯子模块和所述第二通讯子模块通讯连接；

其中，各所述轨道吊中的至少一个所述变频器均与所述第一通讯子模块通讯连接，其余各所述变频器均与所述第二通讯子模块通讯连接；

所述PLC用于分别控制与所述第一通讯子模块通讯连接的各所述变频器；

所述控制器用于分别控制与所述第二通讯子模块连接的各所述变频器；或者，所述控制器通过所述第一通讯子模块接收所述PLC的控制指令，并根据所述控制指令控制与所述第二通讯子模块通讯连接的各所述变频器。

本发明的实施方式相对于现有技术而言，借助于通讯模块中的第一通讯子模块和第二通讯子模块，可使得控制器分担大部分从站变频器的通讯，并大幅减少了PLC从站变频器数量，从而节约了PLC的资源，因此优化并降低了整个系统在控制各变频器时的复杂程度，在提高效率的同时，还降低了成本。

另外，各所述轨道吊的各所述电机分别为：第一大车电机、第二大车电机、起升电机和小车电机；

各所述轨道吊的各所述变频器分别为：与所述第一大车电机电性连接的第一变频器、分别与所述第二大车电机和所述起升电机电性连接的第二变频器、与所述小车电机电性连接的第三变频器；

其中，各所述第一变频器均与所述第一通讯子模块通讯连接，各所述第二变频器和各所述第三变频器分别与所述第二通讯子模块通讯连接。

另外，所述控制器还用于通过所述第一通讯子模块接收所述PLC发出的可对任意所述轨道吊中的所述第二变频器的控制对象进行切换的切换指令；

所述控制器还用于根据接收到的所述切换指令，通过所述第二通讯子模块对对应该所述切换指令的所述轨道吊中的所述第二变频器进行切换操作，使该所述第二变频器控制该所述轨道吊中的所述第二大车电机，或控制该所述轨道吊中的所述起升电机。

另外，所述控制器还用于通过所述第一通讯子模块控制各所述第一变频器。

另外，当任意所述第一变频器在上电后出现故障时，所述控制器用于通过所述第一通讯子模块控制各所述第一变频器停机，还用于通过所述第二通讯子模块控制各所述第二变频器和各所述第三变频器停机。

另外，当任意所述第二变频器或任意所述第三变频器在上电后出现故障时，所述控制器用于通过所述第一通讯子模块控制各所述第一变频器停机，还用于通过所述第二通讯子模块控制各所述第二变频器和各所述第三变频器停机。

另外，所述控制器用于在任意所述第一变频器上电时，通过所述第一通讯子模块控制该所述第一变频器进行上电自检，如当该所述第一变频器出现故障，所述控制器停留在控制该所述第一变频器进行自检的状态；

所述控制器用于在任意所述第二变频器上电时，通过所述第二通讯子模块控制该所述第二变频器进行上电自检，如当该所述第二变频器出现故障，所述控制器停留在控制该所述第二变频器进行自检的状态；

所述控制器用于在任意所述第三变频器上电时，通过所述第二通讯子模块控制该所述第三变频器进行上电自检，如当该所述第三变频器出现故障，所述控制器停留在控制该所述第三变频器进行自检的状态。

另外，所述第一通讯子模块为PLC通讯子模块，所述第二通讯子模块为CAN通讯子模块。

另外，所述轨道吊还包括：套接于所述起升电机的主轴上的旋转编码器、与所述旋转编码器通讯连接的PG卡，所述旋转编码器用于在所述起升电机的主轴旋转时，跟随所述主轴一同旋转，并按规律向所述PG卡输出脉冲信号；

所述通讯模块还包括，与所述控制器通讯连接的第三通讯子模块；

所述PG卡还与所述第三通讯子模块通讯连接，所述PG卡用于对接收到的所述脉冲信号进行累加，并反馈至所述控制器，由所述控制器根据接收到的脉冲信号的累加次数计算得出所述起升电机的收绳长度或放绳的长度。

另外，所述第三通讯子模块为串口通讯子模块。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的轨道吊控制系统的系统模块框图；

图2为本发明第一实施方式中通讯模块在轨道吊控制系统中的模块框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种轨道吊控制系统，如图1所示，包括：若干个轨道吊，各轨道吊均包括：若干变频器和若干电机；其中，在任意一个轨道吊中，一个变频器至少与一个电机电性连接。

另外，如图1所示，本实施方式的轨道吊控制系统还包括：通讯模块、可编程控制器PLC和控制器。其中，通讯模块包括，第一通讯子模块和第二通讯子模，并且，PLC与第一通讯子模块通讯连接，而控制器分别与第一通讯子模块和第二通讯子模块通讯连接。

此外，如图1所示，各轨道吊中的至少一个变频器均与第一通讯子模块通讯连接，而其余各变频器均与第二通讯子模块通讯连接，使得PLC可用于分别控制与第一通讯子模块通讯连接的各所述变频器，而控制器可用于分别控制与第二通讯子模块连接的各变频器。或者，控制器也可通过第一通讯子模块接收PLC的控制指令，并根据该控制指令控制与第二通讯子模块通讯连接的各变频器。

通过上述内容不难看出，借助于通讯模块中的第一通讯子模块和第二通讯子模块，可使得控制器分担大部分从站变频器的通讯，从而大幅减少了PLC从站变频器数量，并节约了PLC的资源，因此优化并降低了整个系统在控制各变频器时的复杂程度，在提高效率的同时，还降低了成本。

具体地说，在本实施方式中，结合图2所示，第一通讯子模块为PLC通讯子模块，第二通讯子模块为CAN通讯子模块。同时，各轨道吊的各电机分别为：第一大车电机、第二大车电机、起升电机和小车电机。并且，对应各电机，如图1所示，各轨道吊的各变频器分别为：与第一大车电机电性连接的第一变频器、分别与第二大车电机和起升电机电性连接的第二变频器、与小车电机电性连接的第三变频器。其中，各第一变频器均与PLC通讯子模块通讯连接，各第二变频器和各第三变频器分别与CAN通讯子模块通讯连接。在实际应用时，可由CAN通讯子模块负责控制CAN总线上的各第二变频器及各第三变频器的工作，并监测各第二变频器和各第三变频器的运行状态。而PLC通信子模块可使用anybus板卡控制Profibus-DP总线上的各第一变频器，同时，控制器还可通过PLC通信子模块，并在Profibus-DP总线接收PLC下发的控制指令。

并且，值得一提的是，在本实施方式中，CAN通讯子模块还可在各第二变频器和各第三变频器上电运行时，逐台发送查询帧，以确保控制器下的各第二变频器和各第三变频器的通讯状态。例如，CAN通讯子模块与各第二变频器和各第三变频器之间，可采用广播发送结合轮询制应答的收发方式来控制并监测各第二变频器和各第三变频器的运行状况。并且，需要说明的是，在本实施方式中，CAN通信子模块发送的查询帧的传输内容，包含：自身ID、运行状态、运行模式、运行频率、母线电压信息等数据。在实际应用时，CAN通讯子模块在2ms内完成数据的发送与传输，另外，如图1和图2所示，控制器还需要通过CAN通讯子模块向各第二变频器和各第三变频器发送5位控制指令以及15位速度指令，比如说，第二变频器和第三变频器如总共需要设定十个站点，一共即为20bit x10＝200bit的内容，而由于标准帧存储数据长度只有64bit，无法限定的传输协议，因此，在本实施方式中，将帧格式由标准数据帧改为扩展数据帧，通过三包扩展帧的打包数据的方式，将200bit的数据进行传输，从而实现控制器对各第二变频器和各第三变频器的控制。

另外，在本实施方式中，结合图1和图2所示，控制器还用于通过PLC通讯子模块接收PLC发出的可对任意轨道吊中的第二变频器的控制对象进行切换的切换指令，当控制器接收到该切换指令后，可根据该切换指令，通过CAN通讯子模块对对应该切换指令的轨道吊中的第二变频器进行切换操作，使该第二变频器控制该轨道吊中的第二大车电机，或控制该轨道吊中的起升电机。由此不难看出，由于轨道吊中的大车运动和吊具运动不允许同时进行,因此借助于此种控制方式，可使得控制器侧的第二大车电极和起升电机可复用一个第二变频器，每次第二变频器只能控制一个电机,可通过PLC进行切换，这样意味着可在每个轨道吊中省去一个变频器，从而可有效降低整个轨道吊的成本。

此外，在本实施方式中，如图1所示，控制器还可通过PLC通讯子模块控制各第一变频器，从而可进一步降低了PLC在控制时的复杂程度。比如说，当任意一台第一变频器、第二变频器或第三电器出现故障后，故障信息可通过通讯模块上传至处于CAN总线上的控制器，此时，可由控制器控制其余变频器停机。

具体可分为，各变频器在上电后出现故障以及在上电时出现故障，其中，当任意第一变频器在上电后出现故障时，可由出现故障的第一变频器自动将自身的故障信息通过PLC通讯子模块上传至控制器，当控制器接收到该故障信息后，可通过PLC通讯子模块控制各第一变频器停机，同时还可通过CAN通讯子模块控制各第二变频器和各第三变频器停机。同样的，当任意第二变频器或任意第三变频器在上电后出现故障时，可由出现故障的第二变频器或第三变频器将自身的故障信息通过CAN通讯子模块上传至控制器，而当控制器接收到该故障信息后，可通过CAN通讯子模块控制各第二变频器和第三变频器停机，同时，还可通过PLC通讯子模块控制各第一变频器停机。即，由于任意变频器在上电后出现故障，会导致控制器无法继续往下控制查询，从而会最终使得其余所有的通讯正常的变频器因为超出通讯故障保护时间，导致自动停机，只有当故障修复后，控制器才能继续对各变频器的运行进行控制。

而当变频器在上电时出现故障时，即当任意第一变频器上电时，可由控制器通过PLC通讯子模块控制该第一变频器进行上电自检，如当该第一变频器出现故障，可由控制器持续停留在控制该第一变频器进行自检的状态，导致当前控制器无法对其余的变频器进行有效控制，使得所有变频均处于停机的状态。同理，当任意第二变频器上电时，可由控制器通过CAN通讯子模块控制该第二变频器进行上电自检，如当该第二变频器出现故障，可由控制器持续停留在控制该第二变频器进行自检的状态，导致当前控制器无法对其余的变频器进行有效控制，使得所有变频均处于停机的状态。同样的，当任意第三变频器上电时，可由控制器通过CAN通讯子模块控制该第三变频器进行上电自检，如当该第三变频器出现故障，可由控制器停留在控制该第三变频器进行自检的状态，导致当前控制器无法对其余的变频器进行有效控制，使得所有变频均处于停机的状态。

另外，值得注意的是，在本实施方式的控制系统下，如当其中一台或多台第一变频器、第二变频器或第三变频器需要采用人工调整或者停止时，还可由控制器或PLC直接对其切换为独立控制。

此外，作为优选地方案，在本实施方式中，如图1所示，轨道吊还包括：套接于起升电机的主轴上的旋转编码器、与旋转编码器通讯连接的PG卡，旋转编码器用于在起升电机的主轴旋转时，跟随主轴一同旋转，并按规律向PG卡输出脉冲信号。同时，在本实施方式中，结合图2所示，通讯模块还包括，与控制器通讯连接的第三通讯子模块。其中，PG卡还与第三通讯子模块通讯连接，该PG卡用于对接收到的脉冲信号进行累加，并反馈至控制器，由控制器根据接收到的脉冲信号的累加次数计算得出起升电机的收绳长度或放绳长度。

具体地说，在本实施方式中，如图1和图2所示，第三通讯子模块为串口通讯子模块，该串口通讯子模块采用半双工485通讯辅以DMA接收的方式，轮询采集485总线上的各旋转编码器输出的脉冲信号，由于起升电机在带动卷筒旋转的过程中，相应的旋转编码器只输出卷筒每旋转一圈的绝对值信号，因此，需要借助PG卡将采集到的单圈绝对值信号进行累加，并反馈给控制器，由控制器根据接收到的绝对值信号的累加次数得出的收绳长度和放绳长度的数值，从而即可实现对各起升电机的有效控制。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轨道吊控制系统，包括：若干个轨道吊，各所述轨道吊均包括：若干变频器和若干电机；其中，在任意一个所述轨道吊中，一个所述变频器至少与一个所述电机电性连接，其特征在于，所述轨道吊控制系统还包括：

通讯模块：包括，第一通讯子模块和第二通讯子模块；

可编程控制器PLC，与所述第一通讯子模块通讯连接；

控制器，分别与所述第一通讯子模块和所述第二通讯子模块通讯连接；

其中，各所述轨道吊中的至少一个所述变频器均与所述第一通讯子模块通讯连接，其余各所述变频器均与所述第二通讯子模块通讯连接；

所述PLC用于分别控制与所述第一通讯子模块通讯连接的各所述变频器；

所述控制器用于分别控制与所述第二通讯子模块连接的各所述变频器；或者，所述控制器通过所述第一通讯子模块接收所述PLC的控制指令，并根据所述控制指令控制与所述第二通讯子模块通讯连接的各所述变频器。

2.根据权利要求1所述的轨道吊控制系统，其特征在于，各所述轨道吊的各所述电机分别为：第一大车电机、第二大车电机、起升电机和小车电机；

各所述轨道吊的各所述变频器分别为：与所述第一大车电机电性连接的第一变频器、分别与所述第二大车电机和所述起升电机电性连接的第二变频器、与所述小车电机电性连接的第三变频器；

其中，各所述第一变频器均与所述第一通讯子模块通讯连接，各所述第二变频器和各所述第三变频器分别与所述第二通讯子模块通讯连接。

3.根据权利要求2所述的轨道吊控制系统，其特征在于，所述控制器还用于通过所述第一通讯子模块接收所述PLC发出的可对任意所述轨道吊中的所述第二变频器的控制对象进行切换的切换指令；

所述控制器还用于根据接收到的所述切换指令，通过所述第二通讯子模块对对应该所述切换指令的所述轨道吊中的所述第二变频器进行切换操作，使该所述第二变频器控制该所述轨道吊中的所述第二大车电机，或控制该所述轨道吊中的所述起升电机。

4.根据权利要求2所述的轨道吊控制系统，其特征在于，所述控制器还用于通过所述第一通讯子模块控制各所述第一变频器。

5.根据权利要求4所述的轨道吊控制系统，其特征在于，当任意所述第一变频器在上电后出现故障时，所述控制器用于通过所述第一通讯子模块控制各所述第一变频器停机，还用于通过所述第二通讯子模块控制各所述第二变频器和各所述第三变频器停机。

6.根据权利要求4所述的轨道吊控制系统，其特征在于，当任意所述第二变频器或任意所述第三变频器在上电后出现故障时，所述控制器用于通过所述第一通讯子模块控制各所述第一变频器停机，还用于通过所述第二通讯子模块控制各所述第二变频器和各所述第三变频器停机。

7.根据权利要求4所述的轨道吊控制系统，其特征在于，所述控制器用于在任意所述第一变频器上电时，通过所述第一通讯子模块控制该所述第一变频器进行上电自检，如当该所述第一变频器出现故障，所述控制器停留在控制该所述第一变频器进行自检的状态；

所述控制器用于在任意所述第二变频器上电时，通过所述第二通讯子模块控制该所述第二变频器进行上电自检，如当该所述第二变频器出现故障，所述控制器停留在控制该所述第二变频器进行自检的状态；

所述控制器用于在任意所述第三变频器上电时，通过所述第二通讯子模块控制该所述第三变频器进行上电自检，如当该所述第三变频器出现故障，所述控制器停留在控制该所述第三变频器进行自检的状态。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的轨道吊控制系统，其特征在于，所述第一通讯子模块为PLC通讯子模块，所述第二通讯子模块为CAN通讯子模块。

9.根据权利要求2所述的轨道吊控制系统，其特征在于，所述轨道吊还包括：套接于所述起升电机的主轴上的旋转编码器、与所述旋转编码器通讯连接的PG卡，所述旋转编码器用于在所述起升电机的主轴旋转时，跟随所述主轴一同旋转，并按规律向所述PG卡输出脉冲信号；

所述通讯模块还包括，与所述控制器通讯连接的第三通讯子模块；

所述PG卡还与所述第三通讯子模块通讯连接，所述PG卡用于对接收到的所述脉冲信号进行累加，并反馈至所述控制器，由所述控制器根据接收到的脉冲信号的累加次数计算得出所述起升电机的收绳长度或放绳的长度。

10.根据权利要求9所述的轨道吊控制系统，其特征在于，所述第三通讯子模块为串口通讯子模块。

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