CN114057108A - 一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统及方法。系统包括用于实时检测小车牵引钢丝绳运行状态的牵引钢丝绳状态检测单元，所述牵引钢丝绳状态检测单元包括设置于抓斗卸船机臂架端部及后大梁区域的两个检测节点；用于采集数据并进行实时监控的控制单元，所述控制单元设置在控制室内，所述控制单元与所述牵引钢丝绳状态检测单元通信连接，接收所述牵引钢丝绳状态检测单元采集的牵引钢丝绳状态信息并对牵引钢丝绳状态信息进行分析，从而基于分析结果进行断绳故障警告。本发明极大增强了抓斗卸船机运行的安全性及可靠性。

Description

一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统及方法

技术领域

本发明涉及散料码头抓斗卸船机设备，具体而言，尤其涉及一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统及方法。

背景技术

抓斗卸船机的小车机构是其重要的运行机构，其中主小车与托绳小车之间采用钢丝绳牵引的方式进行联动，在抓斗卸船机卸船作业过程中，牵引钢丝绳的损耗一般较为严重。而牵引钢丝绳断绳事故一旦发生，将导致设备停机，同时也可能会引发托绳小车倾翻、掉落等风险，给散料码头造成极大的财产损失。目前，小车牵引钢丝绳断绳故障普遍采用人工巡检的方式进行检测，急需一种可靠的抓斗卸船机小车牵引钢丝绳在线断绳检测系统，用以保证抓斗卸船机运行的安全、可靠。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统及方法。本发明通过在小车牵引钢丝绳绳系中臂架端部及后大梁位置配置断绳检测装置，对小车牵引钢丝绳的运行状态进行检测。

本发明采用的技术手段如下：

一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统，包括：

用于实时检测小车牵引钢丝绳运行状态的牵引钢丝绳状态检测单元，所述牵引钢丝绳状态检测单元包括设置于抓斗卸船机臂架端部及后大梁区域的两个检测节点；

用于采集数据并进行实时监控的控制单元，所述控制单元设置在控制室内，所述控制单元与所述牵引钢丝绳状态检测单元通信连接，接收所述牵引钢丝绳状态检测单元采集的牵引钢丝绳状态信息并对牵引钢丝绳状态信息进行分析，从而基于分析结果进行断绳故障警告。

进一步地，所述检测节点包括限位开关、第一通讯模块、DI模块、断绳检测挡块；

在所述抓斗卸船机小车运行的轨道铺设在抓斗卸船机臂架上，轨道上依次设置有海侧托绳小车、主小车和陆侧托绳小车，所述牵引钢丝绳固定在主小车两侧分别经由所述海侧托绳小车陆侧托绳小车回转固定至抓斗卸船机臂架的前端和后端，将所述断绳检测挡块设置在钢丝绳的回转段中部，在回转段两端部设置限位开关，所述限位开关信号接入DI模块后，通过第一通信讯模块发送至控制单元。

进一步地，所述控制单元包括PLC控制器和第二通讯模块，所述PLC控制器通过所述第二通讯模块接收各限位开关发送的信号，并根据发送信号的限位开关的位置判断绳断位置。

进一步地，系统还包括报警模块，所述报警模块与PLC控制器的控制端口连接，当PLC控制器判断绳断发生时，发出指令控制所述报警模块发出报警信号。

进一步地，所述牵引钢丝绳状态检测单元与主PLC控制单元之间通过Profibus DP总线连接。

本发明还提供了一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测方法，基于上述抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统实现，包括以下步骤：

操作人员于司机室联动台处操作抓斗卸船机时，小车牵引钢丝绳断绳检测功能自动激活，控制单元在收到小车牵引钢丝绳断绳检测功能激活指令后，实时对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行接收和监控；

控制单元在对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行实时监控的过程中，一旦发现限位开关信号出现变化，判定为牵引钢丝绳断绳导致限位开关动作，立即发出断绳故障告警，及时中断相应机构运行；

控制单元在抓斗卸船机运行过程中，同步进行检测直至卸船作业完成，进而实现小车牵引钢丝绳断绳检测功能，保证设备运行安全、稳定。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明应用于散料码头抓斗卸船机设备上，通过在小车牵引钢丝绳绳系中臂架端部及后大梁位置配置断绳检测装置的方式，对小车牵引钢丝绳的运行状态进行检测，实现对抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳故障进行检测的功能。本技术可实现对小车牵引钢丝绳断绳故障的快速检测，极大增强了抓斗卸船机运行的安全性及可靠性。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统结构框图。

图2为本发明牵引钢丝绳断绳检测单元接线图。

图3为本发明控制单元接线图。

图4为本发明实施例中检测装置布置图。

图5为本发明实施例中钢丝绳缠绕示意图。

图6位本发明实施例中抓斗卸船机臂架前端绳系回转处结构示意图。

图7位本发明实施例中抓斗卸船机臂架前端绳系回转处限位开关布置示意图。

图8为本发明实施例中抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测方法工作流程图。

图中：U1、牵引钢丝绳断绳检测单元；U2、控制单元接线；01、限位开关；02、第一通讯模块；03、DI模块；04、PLC控制器；05、第二通讯模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

如图1所示，本发明提供了一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统，系统主要包括牵引钢丝绳状态检测单元和控制单元，优选地，牵引钢丝绳状态检测单元与主PLC控制单元之间通过Profibus DP总线连接。

其中牵引钢丝绳状态检测单元用于实时检测小车牵引钢丝绳运行状态，其包括设置于抓斗卸船机臂架端部及后大梁区域的两个检测节点，检测节点包括限位开关、第一通讯模块、DI模块、断绳检测挡块，如图2所示。

在抓斗卸船机小车运行的轨道铺设在抓斗卸船机臂架上，轨道上依次设置有海侧托绳小车、主小车和陆侧托绳小车，将牵引钢丝绳固定在主小车两侧分别经由海侧托绳小车陆侧托绳小车回转固定至抓斗卸船机臂架的前端和后端，将所述断绳检测挡块设置在钢丝绳的回转段中部，在回转段两端部设置限位开关，所述限位开关信号接入DI模块后，通过第一通信讯模块发送至控制单元。一旦牵引钢丝绳出现断绳故障，牵引钢丝绳会被主小车抽动，断绳检测挡块随钢丝绳动作并触发对应的断绳检测限位开关，其中限位开关信号接入DI模块后采用Profibus DP总线协议传输至主控制单元。

控制单元包括PLC控制器和第二通讯模块，PLC控制器通过第二通讯模块接收各限位开关发送的信号，并根据发送信号的限位开关的位置判断绳断位置，如图3所示。控制单元设置在控制室内，所述控制单元与所述牵引钢丝绳状态检测单元通信连接，接收所述牵引钢丝绳状态检测单元采集的牵引钢丝绳状态信息并对牵引钢丝绳状态信息进行分析，从而基于分析结果进行断绳故障警告。

进一步地，系统还包括报警模块，所述报警模块与PLC控制器的控制端口连接，当PLC控制器判断绳断发生时，发出指令控制所述报警模块发出报警信号。优选地，报警信号可以是通过声音或者光学报警装置直接传递，也可以通过通信手段发送至远端监控系统。

本发明还提供了一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测方法，基于上述抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统实现，包括以下步骤：

S1、操作人员于司机室联动台处操作抓斗卸船机时，小车牵引钢丝绳断绳检测功能自动激活，控制单元在收到小车牵引钢丝绳断绳检测功能激活指令后，实时对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行接收和监控.

S2、控制单元在对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行实时监控的过程中，一旦发现限位开关信号出现变化，判定为牵引钢丝绳断绳导致限位开关动作，立即发出断绳故障告警，及时中断相应机构运行。

S3、控制单元在抓斗卸船机运行过程中，同步进行检测直至卸船作业完成，进而实现小车牵引钢丝绳断绳检测功能，保证设备运行安全、稳定。

下面通过具体的应用实例，对本发明的方案和效果做进一步说明。

本实施例以四托绳小车的抓斗卸船机为例，对其小车牵引钢丝绳断绳检测功能进行说明。如图4所示，在抓斗卸船机臂架上铺设有抓斗卸船机小车的运行轨道上依次设置有两个海侧托绳小车、主小车和两个陆侧托绳小车，将牵引钢丝绳固定在主小车两侧分别经由海侧托绳小车陆侧托绳小车回转固定至抓斗卸船机臂架的前端和后端，将所述断绳检测挡块设置在钢丝绳的回转段中部，在回转段两端部设置限位开关，所述限位开关信号接入DI模块后，通过第一通信讯模块发送至控制单元。

具体来说，托绳小车用于承托起升开闭主钢丝绳，避免主钢丝绳过度松弛。托绳小车的数量对小车牵引钢丝绳的缠绕方式有影响，但对于断绳检测方案的设计基本不会产生影响。例如本实施例中的四托绳小车，小车牵引钢丝绳的缠绕会在臂架的前端和后端分别形成2根钢丝绳，对应配置4组检测装置。而在采用二托绳小车的实施例中，1个海侧托绳小车+1个陆侧托绳小车的话，小车牵引钢丝绳的缠绕会在臂架的前端和后端分别形成1根钢丝绳，对应配置2组检测装置。但是每组检测装置的安装设计方式都是一样的。

以本实施例中四托绳小车形式的抓斗卸船机为例，组成小车牵引钢丝绳的绳系由六根牵引钢丝绳组成，现结合图5进行说明如下：

一号钢丝绳：起始处为海侧一号托绳小车海侧面的左侧固定端，经固定在臂架前端左侧的滑轮折返，至固定在臂架后端张紧装置处的左侧滑轮再次折返，终止处为陆侧二号托绳小车陆侧面的左侧固定端。

二号钢丝绳：起始处为海侧一号托绳小车海侧面的右侧固定端，经固定在臂架前端右侧的滑轮折返，至固定在臂架后端张紧装置处的右侧滑轮再次折返，终止处为陆侧二号托绳小车陆侧面的右侧固定端。

三号钢丝绳：起始处为海侧二号托绳小车海侧面的左侧固定端，经固定在海侧一号托绳小车陆侧面的左侧滑轮折返，再至固定在臂架后端的两个滑轮折返，再至海侧一号托绳小车陆侧面的右侧滑轮折返，终止处为海侧二号托绳小车海侧面的右侧固定端。

四号钢丝绳：起始处为海侧二号托绳小车陆侧面的左侧固定端，经固定在主小车海侧面的左侧滑轮折返，再至海侧二号托绳小车陆侧面的左侧滑轮折返，再至固定在臂架后端的两个滑轮回转，再至海侧二号托绳小车陆侧面的右侧滑轮折返，再至固定在主小车海侧面的右侧滑轮折返，终止处为海侧二号托绳小车陆侧面的右侧固定端。

五号钢丝绳：起始处为陆侧一号托绳小车海侧面的左侧固定端，经固定在主小车陆侧面的左侧滑轮折返，再至陆侧一号托绳小车海侧面的左侧滑轮折返，再至固定在臂架前端的两个滑轮回转，再至陆侧一号托绳小车海侧面的右侧滑轮折返，再至固定在主小车陆侧面的右侧滑轮折返，终止处为陆侧一号托绳小车海侧面的右侧固定端。

六号钢丝绳：起始处为陆侧二号托绳小车海侧面的左侧固定端，经固定在臂架前端的两个滑轮回转，终止处为陆侧二号托绳小车海侧面的右侧固定端。

本实施例中，抓斗卸船机臂架的前端和后端分别回转架设了两根钢丝绳，每根钢丝绳上设置1个断绳检测挡块，这样一共设置有4个断绳检测挡块。在每个断绳检测挡块的两侧分别设置1个断绳检测限位开关，这样一共设置8个断绳检测限位开关，每个限位开关设置的位置对应可以检测一条钢丝绳的工作状态。以此实施例中抓斗卸船机臂架前端绳系回转处布置为例说明，如图6-7所示，断绳检测装置由固定在臂架端部结构上一左一右两个限位开关以及固定在牵引钢丝绳上的检测挡块所组成。正常运行时，检测挡块左右两侧的牵引钢丝绳受力均衡，检测挡块保持在左右两个限位开关之间的区域中。若检测挡块左侧牵引钢丝绳出现断绳，右侧牵引钢丝绳将会向右侧拉拽检测挡块，触发右侧限位开关，从而判断左侧牵引钢丝绳出现断绳故障。反之若检测挡块右侧牵引钢丝绳出现断绳，左侧牵引钢丝绳将会向左侧拉拽检测挡块，触发左侧限位开关，从而判断右侧牵引钢丝绳出现断绳故障。

抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测功能激活后，PLC控制单元对牵引钢丝绳断绳检测单元中的8个断绳检测限位开关进行实时检测，若某一个断绳检测限位开关信号出现变化，判定为钢丝绳断绳后抽出，立即发出断绳故障告警，及时中断相应机构运行，避免抓斗失控碰撞事故的发生。若检测结果均无异常，主PLC控制单元持续实时进行上述检测，直至抓斗卸船机卸船作业完成。控制流程如图8所示：

操作人员于司机室联动台处操作抓斗卸船机时，小车牵引钢丝绳断绳检测功能自动激活。主PLC控制单元在收到小车牵引钢丝绳断绳检测功能激活指令后，实时对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行接收和监控。主PLC控制单元在对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行实时监控的过程中，一旦发现限位开关信号出现变化，判定为牵引钢丝绳断绳导致限位开关动作，立即发出断绳故障告警，及时中断相应机构运行。主PLC控制单元在抓斗卸船机运行过程中，实时采用步骤三中的方式进行检测直至卸船作业完成，进而实现小车牵引钢丝绳断绳检测功能，保证设备运行安全、稳定。

抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统的开发，可实现对小车牵引钢丝绳断绳故障的快速检测，极大增强了抓斗卸船机运行的安全性，同时也为码头节省了大量人工巡检所需成本。抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统的开发，极大的增加了抓斗卸船机产品的市场核心竞争力。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (6)

1.一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统，其特征在于，包括：

用于实时检测小车牵引钢丝绳运行状态的牵引钢丝绳状态检测单元，所述牵引钢丝绳状态检测单元包括设置于抓斗卸船机臂架端部及后大梁区域的两个检测节点；

用于采集数据并进行实时监控的控制单元，所述控制单元设置在控制室内，所述控制单元与所述牵引钢丝绳状态检测单元通信连接，接收所述牵引钢丝绳状态检测单元采集的牵引钢丝绳状态信息并对牵引钢丝绳状态信息进行分析，从而基于分析结果进行断绳故障警告。

2.根据权利要求1所述的一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统，其特征在于，所述检测节点包括限位开关、第一通讯模块、DI模块、断绳检测挡块；

在所述抓斗卸船机小车运行的轨道铺设在抓斗卸船机臂架上，轨道上依次设置有海侧托绳小车、主小车和陆侧托绳小车，所述牵引钢丝绳固定在主小车两侧分别经由所述海侧托绳小车陆侧托绳小车回转固定至抓斗卸船机臂架的前端和后端，将所述断绳检测挡块设置在钢丝绳的回转段中部，在回转段两端部设置限位开关，所述限位开关信号接入DI模块后，通过第一通信讯模块发送至控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统，其特征在于，所述控制单元包括PLC控制器和第二通讯模块，所述PLC控制器通过所述第二通讯模块接收各限位开关发送的信号，并根据发送信号的限位开关的位置判断绳断位置。

4.根据权利要求1所述的一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统，其特征在于，系统还包括报警模块，所述报警模块与PLC控制器的控制端口连接，当PLC控制器判断绳断发生时，发出指令控制所述报警模块发出报警信号。

5.根据权利要求1所述的一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统，其特征在于，所述牵引钢丝绳状态检测单元与主PLC控制单元之间通过Profibus DP总线连接。

6.一种抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测方法，基于权利要求1所述的抓斗卸船机小车牵引钢丝绳断绳检测系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

操作人员于司机室联动台处操作抓斗卸船机时，小车牵引钢丝绳断绳检测功能自动激活，控制单元在收到小车牵引钢丝绳断绳检测功能激活指令后，实时对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行接收和监控；

控制单元在对牵引钢丝绳断绳检测单元中限位开关状态信号进行实时监控的过程中，一旦发现限位开关信号出现变化，判定为牵引钢丝绳断绳导致限位开关动作，立即发出断绳故障告警，及时中断相应机构运行；

控制单元在抓斗卸船机运行过程中，同步进行检测直至卸船作业完成，进而实现小车牵引钢丝绳断绳检测功能，保证设备运行安全、稳定。

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