CN204342290U - 一种起重机多轴同步控制系统 - Google Patents

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赵敬云
韩笑
廖粤峰
王鹏飞
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Abstract

本实用新型公开了一种起重机多轴同步控制系统。本实用新型采用STC89C52单片机作为单轴控制器，采用旋转编码器采集单轴运动信息，选用RS485来完成多轴之间的通信任务，最后实现多个电机轴运动同步。

Description

一种起重机多轴同步控制系统
技术领域
本实用新型涉及起重机控制系统，具体涉及一种起重机多轴同步控制系统。
背景技术
起重机是现代化大生产中必不可少的生产设备。而在桥式起重机的使用中，由于其跨度大、水平刚度低，传动机构的制造安装精度难以保证，特别是运行频繁的起重机，其传动机构的积累误差更大，导致桥式起重机都有不同程度的大车跑偏或啃轨现象。轻微的啃轨不影响使用，常常被人们忽视，严重的啃轨，使车轮与轨道剧烈磨损，并且大大增加附加载荷，运行阻力比正常状态时增大三倍左右，致使起重机运行扭摆，发出响声，运行电动机和传动机构超载运转，随着啃轨的加重，会发生烧坏电动机或扭断传动轴的设备事故，还有脱轨的危险。啃轨严重可影响企业的正常生产，引发安全隐患。
对于加强起重起运行的控制以解决啃轨跑偏问题，人们通常采用润滑车轮轮缘和轨道侧面，加装水平轮，调整车轮安装精度以及断电纠偏等方法，不仅效果不理想，而且实施困难。特别是分别驱动的大车运行机构中两台电机转速不一致，导致左右车轮线速度的差异，造成车体跑偏啃轨。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种起重机多轴同步控制系统。
本实用新型的技术方案是：一种起重机多轴同步控制系统，包括一个主轴和至少一个从轴，主轴位置传感器，从轴位置传感器，与主轴对应的主轴电机，与从轴对应的从轴电机，第一PID控制器，第二PID控制器，第三PID控制器；
第一PID控制器的输出端连接主轴电机，主轴位置传感器的输出端分别连接第一PID控制器的输入端、第二PID控制器的输入端和第三控制器的输入端，第二PID控制器的输出端连接从轴电机，从轴位置传感器的输出端分别连接第二PID控制器的输入端和第三PID控制器的输入端，第三PID控制器的输出端连接第二PID控制器的输入端；
主轴位置传感器将主轴位置信号分别发送至第一PID控制器、第二PID控制器和第三PID控制，第一PID控制器接收运动指令后比较当前主轴位置，计算得出控制信号并发送至主轴电机；从轴位置传感器将从轴位置信号分别发送至第二PID控制器和第三PID控制器，第二PID控制器分别接收运动指令、第三PID控制器计算得到的主轴位置信号和从轴位置信号的误差值，以及由第一PID控制器经PID计算得到主轴控制信号，第二PID控制器将计算得出的从轴控制信号发送至从轴电机。
本实用新型的进一步改进包括：
所述主轴位置传感器通过RS485分别与第二PID控制器和第三PID控制器连接。
所述第一PID控制器，第二PID控制器和第三PID控制器是基于STC89C52单片机的PID控制器。
所述主轴位置传感器和从轴位置传感器均是旋转编码器。
本实用新型采用STC89C52单片机作为单轴控制器，采用旋转编码器采集单轴运动信息，选用RS485来完成多轴之间的通信任务，结构简单，有效解决了现有技术的不足。
附图说明
如图1本实用新型的结构示意框图。
图中：1、主轴电机，2、从轴电机，3、旋转编码器，4、第一PID控制器，5、第二PID控制器，6、第三PID控制器，7、RS485，8、运动指令。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细说明。
如图1所示，本实用新型一种起重机多轴同步控制系统，包括一个主轴和至少一个从轴，主轴位置传感器，从轴位置传感器，与主轴对应的主轴电机，与从轴对应的从轴电机，第一PID控制器，第二PID控制器，第三PID控制器；第一PID控制器的输出端连接主轴电机，主轴位置传感器的输出端分别连接第一PID控制器的输入端、第二PID控制器的输入端和第三控制器的输入端，第二PID控制器的输出端连接从轴电机，从轴位置传感器的输出端分别连接第二PID控制器的输入端和第三PID控制器的输入端，第三PID控制器的输出端连接第二PID控制器的输入端；主轴位置传感器将主轴位置信号分别发送至第一PID控制器、第二PID控制器和第三PID控制，第一PID控制器接收运动指令后比较当前主轴位置，计算得出控制信号并发送至主轴电机；从轴位置传感器将从轴位置信号分别发送至第二PID控制器和第三PID控制器，第二PID控制器分别接收运动指令、第三PID控制器计算得到的主轴位置信号和从轴位置信号的误差值，以及由第一PID控制器经PID计算得到主轴控制信号，第二PID控制器将计算得出的从轴控制信号发送至从轴电机。
所述主轴位置传感器优选通过RS485分别与第二PID控制器和第三PID控制器连接。
所述第一PID控制器，第二PID控制器和第三PID控制器是基于STC89C52单片机的PID控制器。所述主轴位置传感器和从轴位置传感器均是旋转编码器。
本实用新型采用STC89C52单片机作为单轴控制器，采用旋转编码器采集单轴运动信息，选用RS485来完成多轴之间的通信任务，结构简单，有效解决了现有技术的不足。所述运动指令可以由上位机通过RS485发送。
本实用新型实现具体步骤如下：
主轴控制器即第一PID控制器接收运动指令，根据旋转编码器反馈信息计算运动误差，通过PID算法计算出主轴电机输出信号，最后将运动指令与主轴运动状态通过RS485通信网络传递给从轴控制器。主轴运动误差为:errM＝Mhope-Mstate，其中Mhope为主轴运动指令，其中Mstate为主轴运动当前状态。主轴电机输出信号为：outM＝KperrM+KiΣerrM+KdderrM，其中ΣerrM为误差积分，derrM为误差微分，Kp,Ki,Kd分别为PID参数。
从轴控制器即第二PID控制器从RS485通信网络中接收到运动指令与主轴运动信息，将当前从轴运动状态与主轴运动状态进行比较获得误差，通过PID算法计算出从电机输出信号。从轴运动误差为:errS＝Mhope-Sstate+(Mstate-Sstate)，其中Sstate为从轴运动状态。从轴电机输出信号为：outS＝KperrS+KiΣerrS+KdderrS，其中ΣerrS为误差积分，derrS为误差微分，Kp,Ki,Kd分别为PID参数。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种起重机多轴同步控制系统，其特征在于，包括一个主轴和至少一个从轴，主轴位置传感器，从轴位置传感器，与主轴对应的主轴电机，与从轴对应的从轴电机，第一PID控制器，第二PID控制器，第三PID控制器；
第一PID控制器的输出端连接主轴电机，主轴位置传感器的输出端分别连接第一PID控制器的输入端、第二PID控制器的输入端和第三控制器的输入端，第二PID控制器的输出端连接从轴电机，从轴位置传感器的输出端分别连接第二PID控制器的输入端和第三PID控制器的输入端，第三PID控制器的输出端连接第二PID控制器的输入端；
主轴位置传感器将主轴位置信号分别发送至第一PID控制器、第二PID控制器和第三PID控制，第一PID控制器接收运动指令后比较当前主轴位置，计算得出控制信号并发送至主轴电机；从轴位置传感器将从轴位置信号分别发送至第二PID控制器和第三PID控制器，第二PID控制器分别接收运动指令、第三PID控制器计算得到的主轴位置信号和从轴位置信号的误差值，以及由第一PID控制器经PID计算得到主轴控制信号，第二PID控制器将计算得出的从轴控制信号发送至从轴电机。
2.根据权利要求1所述的一种起重机多轴同步控制系统，其特征在于，所述主轴位置传感器通过RS485分别与第二PID控制器和第三PID控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种起重机多轴同步控制系统，其特征在于，所述第一PID控制器，第二PID控制器和第三PID控制器是基于STC89C52单片机的PID控制器。
4.根据权利要求1所述的一种起重机多轴同步控制系统，其特征在于，所述主轴位置传感器和从轴位置传感器均是旋转编码器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105565159A (zh) * 2016-02-26 2016-05-11 西南交通大学 一种核废料智能桥式起重机的纠偏控制方法
CN110899395A (zh) * 2019-12-24 2020-03-24 株洲特装智能装备有限公司 一种纯电伺服数控折弯机

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