CN114014160A - 起重机定位控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种起重机定位控制系统及方法，系统包括：位置编码器，起重机运行机构的车轮两侧分别安装有位置编码器；速度编码器，运行机构的伺服电机安装有速度编码器；伺服驱动器，连接控制模块、伺服电机和速度编码器，根据位置信息和控制指令、以及速度编码器的检测值对伺服电机进行闭环控制；控制模块，连接位置编码器和伺服驱动器，对位置编码器的检测值进行实时比较，根据预先选定的车轮一侧的位置编码器的检测值和运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置，根据实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将位置信息和控制指令发送至伺服驱动器。本发明能够利用速度闭环和位置闭环控制方式对起重机运行位置进行控制，显著提高定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及起重机技术领域，尤其涉及一种起重机定位控制系统及方法。
背景技术
随着工业技术的不断发展，市场上对于智能化起重机的需求越来越多，对于起重机的位置控制精度要求也越来越高。目前针对起重机的定位控制，通常采用电机速度闭环来控制起重机相关运行机构的运行速度以实现起重机位置控制，无法在起重机运行机构运行中实时纠正运行位置，做出提前定位，相应的定位精度较差。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种起重机定位控制系统及方法。
本发明的技术方案如下：
第一方面，提供了一种起重机定位控制系统，所述系统包括：
位置编码器，起重机运行机构的车轮两侧分别安装有所述位置编码器，所述位置编码器用于检测所述车轮的转动角度和转动圈数；
速度编码器，所述起重机运行机构的伺服电机安装有所述速度编码器，所述速度编码器用于检测所述伺服电机的转速；
伺服驱动器，所述伺服驱动器分别连接控制模块、所述伺服电机和所述速度编码器，所述伺服驱动器根据所述控制模块发送的信息和控制指令、以及所述速度编码器的检测值对所述伺服电机进行闭环控制；
所述控制模块，所述控制模块分别连接所述位置编码器和所述伺服驱动器，所述控制模块对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置，根据所述起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将所述起重机实时运行位置信息和所述控制指令发送至所述伺服驱动器。
在一些可能的实现方式中，所述控制模块对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，包括：
所述控制模块实时计算所述车轮两侧的位置编码器的检测值的差值，若差值小于或等于预设阈值，则表示比较结果符合预设条件，若差值大于预设阈值，则上报位置编码器比较错误故障。
在一些可能的实现方式中，若预先选定的车轮一侧的所述位置编码器发生故障，所述控制模块根据车轮另一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置。
在一些可能的实现方式中，所述控制模块包括：PLC和上位机；
所述PLC分别连接所述位置编码器、所述伺服驱动器和所述上位机，所述上位机存储有所述起重机的位置坐标数据库，所述PLC用于对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置，根据所述起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将所述起重机实时运行位置信息和所述控制指令发送至所述伺服驱动器，其中，所述位置坐标数据库中包含有所述起重机运行机构的预设零位，所述PLC从所述位置坐标数据库中读取所述起重机运行机构的预设零位。
在一些可能的实现方式中，所述上位机还用于接收并显示所述PLC发送的所述起重机实时运行位置。
在一些可能的实现方式中，所述位置编码器为绝对值编码器。
在一些可能的实现方式中，所述起重机运行机构包括：大车运行机构和/或小车运行机构。
第二方面，还提供了利用上述起重机定位控制系统实施的起重机定位控制方法，所述方法包括：
利用位置编码器实时检测起重机运行机构的车轮的转动角度和转动圈数，并将检测值发送至控制模块；
利用所述控制模块对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置，根据所述起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将所述起重机实时运行位置信息和所述控制指令发送至所述伺服驱动器；
根据所述控制指令和所述速度编码器检测到的所述起重机运行机构的伺服电机的转速，利用所述伺服驱动器对所述伺服电机进行速度闭环控制。
本发明技术方案的主要优点如下：
本发明的起重机定位系统及方法通过设置位置编码器对起重机实际运行位置信息进行实时采集，设置速度编码器对电机的转速进行实时采集，能够利用速度闭环控制方式对起重机运行机构的运行速度进行控制，利用位置闭环控制方式对起重机运行机构的运行位置进行控制校准，显著提高起重机的定位精度；并且，在车轮两侧分别设置位置编码器进行检测并进行检测值比较，能够在位置编码器出现故障时及时发现上报，避免出现定位错误而影响起重机的正常作业。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例的起重机定位控制系统的结构示意图。
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，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
参见图1，第一方面，本发明一实施例提供了一种起重机定位控制系统，该系统用于采用伺服电机作为起重机运行机构的驱动电机的起重机，该系统包括：
位置编码器，起重机运行机构的车轮两侧分别安装有位置编码器，位置编码器用于检测车轮的转动角度和转动圈数；
速度编码器，起重机运行机构的伺服电机安装有速度编码器，速度编码器用于检测伺服电机的转速；
伺服驱动器，伺服驱动器分别连接控制模块、伺服电机和速度编码器，伺服驱动器根据控制模块发送的信息和控制指令、以及速度编码器的检测值对伺服电机进行闭环控制；
控制模块，控制模块分别连接位置编码器和伺服驱动器，控制模块对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置，根据起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将起重机实时运行位置信息和控制指令发送至伺服驱动器。
具体地，本发明一实施例提供的起重机定位控制系统在使用时，位置编码器实时检测起重机运行机构的车轮的转动角度和转动圈数，并将检测值发送至控制模块，控制模块对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置，控制模块根据起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，并将起重机实时运行位置信息和控制指令发送至伺服驱动器，伺服驱动器根据接收到的信息和控制指令、以及速度编码器检测到的起重机运行机构的伺服电机的转速对伺服电机进行速度调节控制；同时，在伺服驱动器对伺服电机进行速度调节控制的过程中，速度编码器实时检测伺服电机的转速并反馈至伺服驱动器以实现速度闭环控制，位置编码器实时检测车轮的转动角度及转动圈数并反馈至控制模块，控制模块根据位置编码器的检测值实时更新起重机实时运行位置和控制指令以实现位置闭环控制。
本发明一实施例中，控制模块对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，包括：
控制模块实时计算车轮两侧的位置编码器的检测值的差值，若差值小于或等于预设阈值，则表示比较结果符合预设条件，若差值大于预设阈值，则上报位置编码器比较错误故障。
如此，能够在位置编码器出现故障时及时发现并上报，避免因位置编码器的检测值出现错误，使得后续计算的起重机实时运行位置也出现错误而影响起重机的正常作业。
进一步地，若预先选定的车轮一侧的位置编码器发生故障，控制模块根据车轮另一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置。
具体地，若预先选定的车轮一侧的位置编码器发生故障，控制模块不对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，控制模块直接根据车轮另一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置。
进一步地，若车轮另一侧的位置编码器发生故障，控制模块不对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，控制模块直接根据预先选定的车轮一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置。
本发明一实施例中，通过在车轮两侧均设置位置编码器，其中一侧设置的位置编码器用于起重机运行位置的检测计算，另一侧设置的位置编码器用于对位置编码器是否存在故障进行判定，以及用于作为冗余编码器备用。其中，作为冗余编码器备用时，能够在一侧设置的位置编码器出现故障投入使用，确保起重机能够继续执行相应任务。
本发明一实施例中，为了便于起重机实际运行位置相关信息的采集和后期使用，车轮两侧可以分别安装一个位置编码器。
其中，位置编码器可以采用绝对值编码器。
进一步地，本发明一实施例中，控制模块可以包括：PLC(Programmable LogicController)和上位机；
PLC分别连接位置编码器、伺服驱动器和上位机，上位机存储有起重机的位置坐标数据库，PLC用于对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置，根据起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将起重机实时运行位置信息和控制指令发送至伺服驱动器，其中，位置坐标数据库中包含有起重机运行机构的预设零位，PLC从位置坐标数据库中读取起重机运行机构的预设零位。
如此，利用设置的PLC及上位机与编码器及伺服驱动器的配合作用，能够实现起重机运行位置和运行速度的闭环控制。
可选的，上位机还能够接收并显示PLC发送的起重机实时运行位置。如此，能够方便操作人员查看确认起重机的位置。
本发明一实施例中，起重机运行机构可以包括：大车运行机构和/或小车运行机构。
其中，以桥架型起重机为例，大车运行机构表示起重机的桥架运行机构，小车运行机构就是起重机起升机构的运行机构。
具体地，当起重机运行机构包括大车运行机构和小车运行机构时，大车运行机构的车轮两侧安装的位置编码器和伺服电机安装的速度编码器，与小车运行机构的车轮两侧安装的位置编码器和伺服电机安装的速度编码器相互独立，大车运行机构的控制过程和小车运行机构的控制过程也相互独立。
第二方面，本发明一实施例还提供了一种利用上述的起重机定位控制系统实施的起重机定位控制方法，该方法包括以下步骤：
利用位置编码器实时检测起重机运行机构的车轮的转动角度和转动圈数，并将检测值发送至控制模块；
利用控制模块对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置，根据起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将起重机实时运行位置信息和控制指令发送至伺服驱动器；
根据控制指令和速度编码器检测到的起重机运行机构的伺服电机的转速，利用伺服驱动器对伺服电机进行速度闭环控制。
具体地，利用位置编码器实时检测起重机运行机构的车轮的转动角度和转动圈数，并将检测值发送至控制模块，利用控制模块对车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的位置编码器的检测值和起重机运行机构的预设零位确定起重机实时运行位置，根据起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将起重机实时运行位置信息和控制指令发送至伺服驱动器，根据接收到的信息和控制指令、以及速度编码器检测到的起重机运行机构的伺服电机的转速，利用伺服驱动器对伺服电机进行速度调节控制；同时，在利用伺服驱动器对伺服电机进行速度调节控制的过程中，利用速度编码器实时检测伺服电机的转速并反馈至伺服驱动器以实现速度闭环控制，利用位置编码器实时检测车轮的转动角度及转动圈数并反馈至控制模块，根据位置编码器的检测值，利用控制模块实时更新起重机实时运行位置和控制指令以实现位置闭环控制。
可见，本发明一实施例提供的起重机定位系统及方法通过设置位置编码器对起重机实际运行位置信息进行实时采集，设置速度编码器对电机的转速进行实时采集，能够利用速度闭环控制方式对起重机运行机构的运行速度进行控制，利用位置闭环控制方式对起重机运行机构的运行位置进行控制校准，显著提高起重机的定位精度；并且，在车轮两侧分别设置位置编码器进行检测并进行检测值比较，能够在位置编码器出现故障时及时发现上报，避免出现定位错误而影响起重机的正常作业。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种起重机定位控制系统，其特征在于，所述系统包括：
位置编码器，起重机运行机构的车轮两侧分别安装有所述位置编码器，所述位置编码器用于检测所述车轮的转动角度和转动圈数；
速度编码器，所述起重机运行机构的伺服电机安装有所述速度编码器，所述速度编码器用于检测所述伺服电机的转速；
伺服驱动器，所述伺服驱动器分别连接控制模块、所述伺服电机和所述速度编码器，所述伺服驱动器根据所述控制模块发送的信息和控制指令、以及所述速度编码器的检测值对所述伺服电机进行闭环控制；
所述控制模块，所述控制模块分别连接所述位置编码器和所述伺服驱动器，所述控制模块对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置，根据所述起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将所述起重机实时运行位置信息和所述控制指令发送至所述伺服驱动器。
2.根据权利要求1所述的起重机定位控制系统，其特征在于，所述控制模块对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，包括：
所述控制模块实时计算所述车轮两侧的位置编码器的检测值的差值，若差值小于或等于预设阈值，则表示比较结果符合预设条件，若差值大于预设阈值，则上报位置编码器比较错误故障。
3.根据权利要求1所述的起重机定位控制系统，其特征在于，若预先选定的车轮一侧的所述位置编码器发生故障，所述控制模块根据车轮另一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置。
4.根据权利要求1所述的起重机定位控制系统，其特征在于，所述控制模块包括：PLC和上位机；
所述PLC分别连接所述位置编码器、所述伺服驱动器和所述上位机，所述上位机存储有所述起重机的位置坐标数据库，所述PLC用于对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置，根据所述起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将所述起重机实时运行位置信息和所述控制指令发送至所述伺服驱动器，其中，所述位置坐标数据库中包含有所述起重机运行机构的预设零位，所述PLC从所述位置坐标数据库中读取所述起重机运行机构的预设零位。
5.根据权利要求4所述的起重机定位控制系统，其特征在于，所述上位机还用于接收并显示所述PLC发送的所述起重机实时运行位置。
6.根据权利要求1所述的起重机定位控制系统，其特征在于，所述位置编码器为绝对值编码器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的起重机定位控制系统，其特征在于，所述起重机运行机构包括：大车运行机构和/或小车运行机构。
8.一种利用如权利要求1至7中任一项所述的起重机定位控制系统实施的起重机定位控制方法，其特征在于，所述方法包括：
利用位置编码器实时检测起重机运行机构的车轮的转动角度和转动圈数，并将检测值发送至控制模块；
利用所述控制模块对所述车轮两侧的位置编码器的检测值进行实时比较，并在比较结果符合预设条件时根据预先选定的车轮一侧的所述位置编码器的检测值和所述起重机运行机构的预设零位确定所述起重机实时运行位置，根据所述起重机实时运行位置与目标位置生成控制指令，以及将所述起重机实时运行位置信息和所述控制指令发送至所述伺服驱动器；
根据所述控制指令和所述速度编码器检测到的所述起重机运行机构的伺服电机的转速，利用所述伺服驱动器对所述伺服电机进行速度闭环控制。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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