CN113682988A - 一种塔式起重机及其防冲顶保护方法、系统和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塔式起重机及其防冲顶保护方法、系统和装置，塔式起重机的防冲顶保护方法包括：获取起升机构的编码器的计数信息；根据所述计数信息判断是否满足减速限位条件，若满足，则通过所述起升机构的变频器控制电机减速；根据所述计数信息判断是否满足极限停车条件，若满足，则通过所述变频器控制所述电机停机。上述塔式起重机的防冲顶保护方法利用起升机构用于闭环速度控制的编码器进行防冲顶保护，提高了防冲顶保护的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及变频器控制技术领域，特别涉及一种塔式起重机的防冲顶保护方法。还涉及一种塔式起重机的防冲顶保护系统。还涉及一种塔式起重机的防冲顶保护装置。还涉及一种塔式起重机。
背景技术
塔式起重机即塔机由回转机构、变幅机构、起升机构等组成，为保证安全生产需要对上述机构进行限位保护以防止设备脱离轨道或机械碰撞等事故。
为解决吊钩冲顶的问题，在塔机的起升机构中一般会安装上限位检测传感器，除此以外，还有增加机械装置对冲顶进行缓冲的方式。对于第一种传感器方式而言，需要依赖上限位检测传感器，由于系统无法形成闭环，如果检测传感器失效时将无法百分百形成保护。对于第二种机械装置方式而言，需要增加机械装置进行缓冲，一方面成本增加，另一方面缓冲过程中也会导致大臂剧烈震动，对整体的冲击影响不可避免；另外冲顶传感器由于无法形成闭环，系统同样无法全自动保护，例如发生冲顶缓冲大臂震动时，需要操作人员紧急控制停车保护。
因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的塔式起重机的防冲顶保护方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种塔式起重机的防冲顶保护方法，利用起升机构用于闭环速度控制的编码器进行防冲顶保护，提高了防冲顶保护的可靠性。本发明的另一目的是提供一种塔式起重机的防冲顶保护系统。本发明的再一目的是提供一种塔式起重机的防冲顶保护装置。本发明的还一目的是提供一种塔式起重机。
为实现上述目的，本发明提供一种塔式起重机的防冲顶保护方法，包括：
获取起升机构的编码器的计数信息；
根据所述计数信息判断是否满足减速限位条件，若满足，则通过所述起升机构的变频器控制电机减速；
根据所述计数信息判断是否满足极限停车条件，若满足，则通过所述变频器控制所述电机停机。
优选地，所述获取起升机构的编码器的计数信息的步骤，具体包括：
检测起升机构的编码器的工作状态；
若检测到所述编码器正转，通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的上行进行计数；
若检测到所述编码器反转，通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的下行进行计数。
优选地，所述通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的上行进行计数的步骤，包括：
CDPosTotalCnt上下行计数器＝CDPosTotalCnt+EqCnt–CDPlusBak；
所述通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的下行进行计数的步骤，包括：
CDPosTotalCnt上下行计数器＝CDPosTotalCnt-EqCnt+CDPlusBak；
其中EqCnt代表编码器捕获模块当前计数值，CDPlusBak为上一拍EqCnt的备份值。
优选地，所述根据所述计数信息判断是否满足减速限位条件的步骤之前，还包括：
进行减速限位条件的机械减速限位学习，其中，具体包括：
将所述起升机构慢速提升至低于极限位置的预设位置；
通过人机界面使能机械减速限位学习功能，对如下变量进行初始化：CDLimtPos_H冲顶机械极限位计数器高位＝0x7FFF，CDLimtPos_L冲顶机械极限位计数器低位＝0xFFFF，CDPos_H冲顶机械减速限位高位＝0，CDPos_L冲顶机械减速限位低位＝0，CDPosTotalCnt上下行计数器＝0，CDPlusBak＝EqCnt编码器捕获模块当前计数值；
对上述CDLimtPos_H、CDLimtPos_L、CDPos_H、CDPos_L进行存储。
优选地，所述根据所述计数信息判断是否满足极限停车条件的步骤之前，还包括：
进行极限停车条件的机械极限位学习，其中，具体包括：
将所述起升机构慢速提升至所述极限位置；
通过所述人机界面使能机械极限位学习功能，对如下变量进行以下操作：对冲顶机械极限位计数器进行计算，CDLimtPos_H＝((CDPosTotalCnt&0xFFFF0000)>>16)，CDLimtPos_L＝(CDPosTotalCnt&0xFFFF)；
对上述CDLimtPos_H、CDLimtPos_L进行存储。
优选地，所述则通过所述起升机构的变频器控制电机减速的步骤，具体包括：
进行所述减速限位条件的判断和处理，其中，具体包括：
若CDPosTotalCnt>＝0，则满足所述减速限位条件；
若满足所述减速限位条件，则所述起升机构的变频器在上行时上限频率为预设限速值。
优选地，所述则通过所述变频器控制所述电机停机的步骤，具体包括：
进行所述极限停车条件的判断和处理，其中，具体包括：
计算TempAx极限位判断值＝CDLimtPos_H*65536+CDLimtPos_L；
若CDPosTotalCnt≥TempAx，则满足所述极限停车条件；
若满足所述极限停车条件，则所述变频器禁止上行动作。
本发明还提供一种塔式起重机的防冲顶保护系统，用于如上述所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，包括：
第一控制模块：用于获取起升机构的编码器的计数信息；
第二控制模块：用于根据所述计数信息判断是否满足减速限位条件；
第三控制模块：用于根据所述计数信息判断是否满足极限停车条件。
本发明还提供一种塔式起重机的防冲顶保护装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的塔式起重机的防冲顶保护方法的步骤。
本发明还提供一种塔式起重机，应用于如上述所述的塔式起重机的防冲顶保护方法。
相对于上述背景技术，本发明所提供的塔式起重机的防冲顶保护方法主要包括以下三步：第一步，获取起升机构的编码器的计数信息；第二步，根据计数信息判断是否满足减速限位条件，若满足，则通过起升机构的变频器控制电机减速；第三步，根据计数信息判断是否满足极限停车条件，若满足，则通过变频器控制电机停机。在该塔式起重机的防冲顶保护方法的实现原理中，由于起升机构的电机一般安装编码器用于闭环速度控制，利用该编码器进行防冲顶保护，提高了防冲顶保护的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的塔式起重机的防冲顶保护方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的塔式起重机的防冲顶保护方法的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，其中，图1为本发明实施例提供的塔式起重机的防冲顶保护方法的流程示意图，图2为本发明实施例提供的塔式起重机的防冲顶保护方法的原理示意图。
在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的塔式起重机的防冲顶保护方法主要包括以下三步：S1、获取起升机构的编码器的计数信息；S2、根据计数信息判断是否满足减速限位条件，若满足，则通过起升机构的变频器控制电机减速；S3、根据计数信息判断是否满足极限停车条件，若满足，则通过变频器控制电机停机。
需要注意的是，变频器和编码器广泛应用在塔式起重机中，本发明针对塔机现有冲顶保护方法存在的缺点，利用编码器提出了一种新的防冲顶保护方法。由于起升机构的电机一般安装编码器用于闭环速度控制，本发明主要借用此编码器信号进行防冲顶保护，防冲顶保护原理如下：
第一，起升机构上升或下降时，起升机构的变频器的编码器会正/反转，从而实现对起升机构的上行，下行进行计数。
第二，起升机构都带有抱闸装置，抱闸装置不打开时，起升机构不能动作同时也不会产生编码器脉冲信号，从而不会对计数值造成影响。
第三，若编码器反馈如果断线或其他异常时，起升机构对应的变频器闭环速度控制将会异常报故障，此时起升机构抱闸不会打开，起升机构不能动作，不会造成上下行计数错误。
综合上述三点，该防冲顶保护方法通过起升机构的编码器进行上行或下行的可靠计数，即使出现编码器损坏情况也不会影响计数，相当对传感器进行了闭环，提高了可靠性；而且无需增加复杂的机械，降低了成本。
在此基础上，还可进一步结合限位检测传感器，一起使用编码器信号与限位检测传感器，实现了双重防冲顶保护，提高了安全性。
具体而言，上述步骤S1用于对编码器信号进行计数，具体包括：S10、检测起升机构的编码器的工作状态；S11、若检测到编码器正转，通过获取编码器的计数信息对起升机构的上行进行计数；S12、若检测到编码器反转，通过获取编码器的计数信息对起升机构的下行进行计数。
其中，步骤S11：通过获取编码器的计数信息对起升机构的上行进行计数的步骤，包括：CDPosTotalCnt(上下行计数器)＝CDPosTotalCnt+EqCnt–CDPlusBak，EqCnt代表编码器捕获模块当前计数值，CDPlusBak为上一拍EqCnt的备份值。
步骤S12：通过获取编码器的计数信息对起升机构的下行进行计数的步骤，包括：CDPosTotalCnt(上下行计数器)＝CDPosTotalCnt-EqCnt+CDPlusBak，EqCnt代表编码器捕获模块当前计数值，CDPlusBak为上一拍EqCnt的备份值。
进一步的，在步骤S2的根据计数信息判断是否满足减速限位条件的步骤之前包括步骤S20，进行机械减速限位学习，主要用于起升机构在到达上极限位时设置一个提前量将起升机构的运行速度降低下来另外警示操作人员提高警惕。
其中，S20、进行减速限位条件的机械减速限位学习，具体包括：
S201、将起升机构慢速提升至低于极限位置的预设位置；
S202、通过人机界面使能机械减速限位学习功能，对如下变量进行初始化：CDLimtPos_H(冲顶机械极限位计数器高位)＝0x7FFF，
CDLimtPos_L(冲顶机械极限位计数器低位)＝0xFFFF，
CDPos_H(冲顶机械减速限位高位)＝0，
CDPos_L(冲顶机械减速限位低位)＝0，
CDPosTotalCnt(上下行计数器)＝0，
CDPlusBak＝EqCnt(编码器捕获模块当前计数值)；
S203、对上述CDLimtPos_H、CDLimtPos_L、CDPos_H、CDPos_L进行存储。
进一步的，在步骤S3的根据计数信息判断是否满足极限停车条件的步骤之前包括步骤S30，进行机械极限位学习，主要用于起升机构在到达上极限位时将起升机构的运行速度降为零。
其中，S30、进行极限停车条件的机械极限位学习，具体包括：
S301、将起升机构慢速提升至极限位置；
S302、通过人机界面使能机械极限位学习功能，对如下变量进行以下操作：对冲顶机械极限位计数器进行如下计算：
CDLimtPos_H＝((CDPosTotalCnt&0xFFFF0000)>>16)，
CDLimtPos_L＝(CDPosTotalCnt&0xFFFF)；
S303、对上述CDLimtPos_H、CDLimtPos_L进行存储。
更进一步的，步骤S2：则通过起升机构的变频器控制电机减速的步骤，具体包括：S21、进行减速限位条件的判断和处理，其作用在于进行减速限位检测和处理。
其中，步骤S21具体包括：
S211、若CDPosTotalCnt>＝0，则满足减速限位条件；
S212、若满足减速限位条件，则起升机构的变频器在上行时上限频率为预设限速值。
更进一步的，步骤S3：则通过变频器控制电机停机的步骤，具体包括：S31、进行极限停车条件的判断和处理，其作用在于进行极限位检测和处理。
其中，步骤S31具体包括：
S311、计算TempAx极限位判断值＝CDLimtPos_H*65536+CDLimtPos_L；
S312、若CDPosTotalCnt≥TempAx，则满足极限停车条件；
S313、若满足极限停车条件，则变频器禁止上行动作。
至此按照上述步骤，完成了起升机构的防冲顶减速限位、极限位等限位位置设置以及保护。
本发明还提供一种塔式起重机的防冲顶保护系统，包括：第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块，控制模块中均存储有实现上述步骤的程序数据。
其中，第一控制模块用于实现上述步骤S1的获取起升机构的编码器的计数信息的步骤；第二控制模块用于实现上述步骤S2的根据计数信息判断是否满足减速限位条件，若满足，则通过起升机构的变频器控制电机减速的步骤；第三控制模块用于实现上述步骤S3的根据计数信息判断是否满足极限停车条件，若满足，则通过变频器控制电机停机的步骤。
在此基础上，第一控制模块还可进一步实现步骤S10、S11和S12，第二控制模块还可进一步实现步骤S20(S201～S203)和S21(S211～S212)，第三控制模块还可进一步实现步骤S30(S301～S303)和S31(S311～S313)。
本发明还提供一种塔式起重机的防冲顶保护装置，包括：存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述塔式起重机的防冲顶保护方法的步骤。
本发明还提供一种塔式起重机，应用于上述塔式起重机的防冲顶保护方法，应具有上述塔式起重机的防冲顶保护方法的全部有益效果，不仅通过起升机构的用于速度闭环控制的编码器信号进行防冲顶限位保护，实现了闭环提高了可靠性，还直接对编码器信号累计计数而非对具体的绳长进行计数，简化了计数的算法。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的塔式起重机及其防冲顶保护方法、系统和装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种塔式起重机的防冲顶保护方法，其特征在于，包括：
获取起升机构的编码器的计数信息；
根据所述计数信息判断是否满足减速限位条件，若满足，则通过所述起升机构的变频器控制电机减速；
根据所述计数信息判断是否满足极限停车条件，若满足，则通过所述变频器控制所述电机停机。
2.根据权利要求1所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，其特征在于，所述获取起升机构的编码器的计数信息的步骤，具体包括：
检测起升机构的编码器的工作状态；
若检测到所述编码器正转，通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的上行进行计数；
若检测到所述编码器反转，通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的下行进行计数。
3.根据权利要求2所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，其特征在于，所述通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的上行进行计数的步骤，包括：
CDPosTotalCnt上下行计数器＝CDPosTotalCnt+EqCnt–CDPlusBak；
所述通过获取所述编码器的计数信息对所述起升机构的下行进行计数的步骤，包括：
CDPosTotalCnt上下行计数器＝CDPosTotalCnt-EqCnt+CDPlusBak；
其中EqCnt代表编码器捕获模块当前计数值，CDPlusBak为上一拍EqCnt的备份值。
4.根据权利要求3所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，其特征在于，所述根据所述计数信息判断是否满足减速限位条件的步骤之前，还包括：
进行减速限位条件的机械减速限位学习，其中，具体包括：
将所述起升机构慢速提升至低于极限位置的预设位置；
通过人机界面使能机械减速限位学习功能，对如下变量进行初始化：CDLimtPos_H冲顶机械极限位计数器高位＝0x7FFF，CDLimtPos_L冲顶机械极限位计数器低位＝0xFFFF，CDPos_H冲顶机械减速限位高位＝0，CDPos_L冲顶机械减速限位低位＝0，CDPosTotalCnt上下行计数器＝0，CDPlusBak＝EqCnt编码器捕获模块当前计数值；
对上述CDLimtPos_H、CDLimtPos_L、CDPos_H、CDPos_L进行存储。
5.根据权利要求4所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，其特征在于，所述根据所述计数信息判断是否满足极限停车条件的步骤之前，还包括：
进行极限停车条件的机械极限位学习，其中，具体包括：
将所述起升机构慢速提升至所述极限位置；
通过所述人机界面使能机械极限位学习功能，对如下变量进行以下操作：对冲顶机械极限位计数器进行计算，CDLimtPos_H＝((CDPosTotalCnt&0xFFFF0000)>>16)，CDLimtPos_L＝(CDPosTotalCnt&0xFFFF)；
对上述CDLimtPos_H、CDLimtPos_L进行存储。
6.根据权利要求4所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，其特征在于，所述则通过所述起升机构的变频器控制电机减速的步骤，具体包括：
进行所述减速限位条件的判断和处理，其中，具体包括：
若CDPosTotalCnt>＝0，则满足所述减速限位条件；
若满足所述减速限位条件，则所述起升机构的变频器在上行时上限频率为预设限速值。
7.根据权利要求5所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，其特征在于，所述则通过所述变频器控制所述电机停机的步骤，具体包括：
进行所述极限停车条件的判断和处理，其中，具体包括：
计算TempAx极限位判断值＝CDLimtPos_H*65536+CDLimtPos_L；
若CDPosTotalCnt≥TempAx，则满足所述极限停车条件；
若满足所述极限停车条件，则所述变频器禁止上行动作。
8.一种塔式起重机的防冲顶保护系统，其特征在于，用于如权利要求1至7任一项所述的塔式起重机的防冲顶保护方法，包括：
第一控制模块：用于获取起升机构的编码器的计数信息；
第二控制模块：用于根据所述计数信息判断是否满足减速限位条件；
第三控制模块：用于根据所述计数信息判断是否满足极限停车条件。
9.一种塔式起重机的防冲顶保护装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的塔式起重机的防冲顶保护方法的步骤。
10.一种塔式起重机，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的塔式起重机的防冲顶保护方法。
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