CN216272818U - 多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及塔式起重设备领域，具体涉及一种多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统,实现了对多油缸顶升的高效、可靠控制，同时极大地降低了成本。本实用新型多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统包括顶升套架、上顶升横梁、下顶升横梁、以及控制模块，所述顶升套架包围在塔身的外面，顶升套架与塔身之间的水平方向上分别设置有上顶升横梁以及下顶升横梁，上顶升横梁与下顶升横梁之间设置有多个顶升油缸，所述顶升油缸表面设置有位移传感器，位移传感器与控制模块连接，控制模块与顶升油缸泵站的变频电机连接，控制模块根据位移传感器的数据实时调整变频电机的转速，控制油量的给定。本实用新型适用于多油缸顶升塔式起重机。

Description

多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统

技术领域

本实用新型涉及塔式起重设备领域，具体涉及一种多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统。

背景技术

多油缸顶升自动控制系统的核心是保证油缸在顶升过程中的同步性，同时动态调整顶升速率，根据设定的顶升距离“柔性”自适应完成顶升。国内目前塔式起重机多油缸顶升系统多在液压系统上采用同步阀、伺服泵等成本较高的元器件通过对液压系统加以控制进而实现同步控制。此类控制系统成本高、维护不方便、生产条件要求高。随着塔式起重机的起重量及自身重量越来越大，对多油缸顶升自动控制系统的需求越发迫切。顶升系统是塔机的重要组成部分，高效、安全、可靠、经济、实用是今后主要的发展方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统，在加入相关软件方法后，实现了对多油缸顶升的高效、可靠控制，同时极大地降低了成本。

本实用新型采取如下技术方案实现上述目的，多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统，包括顶升套架101、上顶升横梁102、下顶升横梁103、以及控制模块，所述顶升套架101包围在塔身100的外面，顶升套架101与塔身100之间的水平方向上分别设置有上顶升横梁102以及下顶升横梁103，上顶升横梁102与下顶升横梁103之间设置有多个顶升油缸2，所述顶升油缸2表面设置有位移传感器1，位移传感器1与控制模块连接，控制模块与顶升油缸泵站的变频电机连接，控制模块根据位移传感器的数据实时调整变频电机的转速，控制油量的给定。

进一步的是，为了实现通过压力调整变频电机的转速，控制油量的给定，所述上顶升横梁102与顶升油缸的上活塞杆2b连接，下顶升横梁103与顶升油缸的下活塞杆2a连接，下顶升横梁103底部设置有顶升套架靠轮104，顶升套架靠轮104内部设置有压力传感器，压力传感器与控制模块连接。

进一步的是，为了实现通过倾斜角度调整变频电机的转速，控制油量的给定，所述顶升套架的X轴横梁105与Y轴横梁106均设置有角度传感器，所述角度传感器与控制模块连接。

本实用新型不再采用同步阀、伺服泵等成本较高的元器件对液压系统加以控制进而实现同步控制，而是采用在顶升油缸表面设置位移传感器，对油缸实时位置距离进行采集，在顶升套架靠轮内置压力传感器，对顶升过程中套架的压力进行采集，在顶升套架X轴、Y轴横梁设置角度传感器，对顶升过程中套架X轴、Y轴方向倾斜角度进行实时精确采集，通过位移传感器、压力传感器以及角度传感器数据控制顶升油缸泵站的变频电机的转速，控制油量的给定，实现了对多油缸顶升的高效、可靠控制，并且同时极大地降低了成本，也便于维护。

附图说明

图1是本实用新型多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统结构图。

图2是本实用新型控制系统总线结构框图。

附图中，100为塔身，101为顶升套架，102为上顶升横梁，103为下顶升横梁，104为顶升套架靠轮，105为顶升套架的X轴横梁，106为顶升套架的Y轴横梁，1为位移传感器，2为顶升油缸，2a为顶升油缸的下活塞杆，2b为顶升油缸的上活塞杆，3为编码器。

具体实施方式

本实用新型多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统，包括顶升套架101、上顶升横梁102、下顶升横梁103、以及控制模块，所述顶升套架101包围在塔身100的外面，顶升套架101与塔身100之间的水平方向上分别设置有上顶升横梁102以及下顶升横梁103，上顶升横梁102与下顶升横梁103之间设置有多个顶升油缸2，所述顶升油缸2表面设置有位移传感器1，位移传感器1与控制模块连接，控制模块与顶升油缸泵站的变频电机连接，控制模块根据位移传感器的数据实时调整变频电机的转速，控制油量的给定。

为了实现通过压力调整变频电机的转速，控制油量的给定，所述上顶升横梁102与顶升油缸的上活塞杆2b连接，下顶升横梁103与顶升油缸的下活塞杆2a连接，下顶升横梁103底部设置有顶升套架靠轮104，顶升套架靠轮104内部设置有压力传感器，压力传感器与控制模块连接。

控制模块PLC对顶升套架四面导向滑轮内置压力传感销轴传回的压力值进行实时比较。当出现顶升过程中套架受力不均匀或出现斜顶等不平衡顶升状态时，各传感销轴压力值不平均，立即通过预设算法进行对应油缸补偿操作。如补偿操作一定时间，压力差值继续增大立即停止顶升操作防止出现安全事故。

为了实现通过倾斜角度调整变频电机的转速，控制油量的给定，所述顶升套架的X轴横梁105与Y轴横梁106均设置有角度传感器，所述角度传感器与控制模块连接。

控制模块PLC对顶升套架X轴、Y轴安装的水平传感器角度传感器的一种传回的角度信息与设定的安全值进行实时比较。当出现误动作或油缸位置传感器距离信息出现误差或不准确判断时，如果水平传感器传回的角度值与安全值不一致，立即停止两油缸动作，保证系统安全性。

实施例如图1所示，包括顶升套架101、上顶升横梁102、下顶升横梁103、顶升套架靠轮104、控制模块(图中未示出)，所述顶升套架101包围在塔身100的外面，顶升套架101与塔身100之间的水平方向上分别设置有上顶升横梁102以及下顶升横梁103，上顶升横梁102与下顶升横梁103之间设置有两个顶升油缸2，上顶升横梁102与顶升油缸的上活塞杆2b连接，下顶升横梁103与顶升油缸的下活塞杆2a连接，下顶升横梁103底部设置有顶升套架靠轮104，顶升套架靠轮104内部设置有压力传感器，顶升油缸2表面设置有位移传感器1，顶升套架的X轴横梁105与Y轴横梁106均设置有角度传感器，位移传感器1、压力传感器以及角度传感器分别与控制模块连接，控制模块与顶升油缸泵站的变频电机连接，控制模块根据位移传感器压力传感器以及角度传感器的数据实时调整变频电机的转速，控制油量的给定。

两油缸泵站电机为变频专用电机，均采用变频器控制。电机尾部安装编码器3，编码器3将电机转速实时反馈回各自变频器，从而实现对泵站电机的闭环控制。达到对泵站电机精准闭环控制，从而更加准确的控制电机转速进而实现泵站流量的进给。

控制模块分别将各个油缸实时位置距离与各个油缸基础安装位置距离进行差值计算，算出各个油缸当前行程距离。计算出的各个油缸行程值取绝对值后进行比较进而判断两油缸的同步性。两油缸的行程值相互比较的结果决定了当前两油缸各自泵站电机的工作状况。

通过每个油缸在位移后当前位移距离与之前位移距离的差值符号判断油缸此时处于伸缩缸的哪一种状态。通过对伸缩缸状态的判断，结合当前两油缸行程值的相互比较结果，控制模块PLC准确的对需要加大进油量的油缸通过变频器升频提高泵站电机转速进而加大油缸进油量提高油缸速度，此时编码器3反馈的速度信号可以帮助变频器准确的修正给定的频率进而达到目标频率值。反之，对需要减小进油量的油缸，控制模块PLC通过对变频器降频降低泵站电机转速进而减小油缸进油量降低油缸速度，此时编码器3可以准确的反馈实时速度进而精确实现对速度的控制。

本实施例的控制系统总线结构框图如图2，采用专用抗干扰数据线，依据modbusRTU协议或CANOPEN协议，通过专用DP接口与PLC上位机进行通信。精准的将位移传感器采集的位置数据、水平传感器采集的倾斜角度及测力传感销的压力值输入PLC进行数据处理，PLC还与触摸屏连接，通过电控系统所配触摸屏，输入需进行顶升加节的标准节高度。系统内置算法根据标准节高度计算所需顶升行程值及预减速区间值。当进入预减速区间时，自动降低顶升速度达到慢就位效果，减少顶升时对结构件的冲击力。当外围检测系统显示正常时，启动系统可自动完成一个标准节的顶升过程，实现自动顶升。

控制模块PLC具体调节方法如下：

位移传感器分别检测两根油缸的位置，并将位置数据传给PLC；水平传感器角度传感器的一种分别检测顶升横梁X轴、Y轴的实时倾斜角度，并将角度数据传给PLC；3.压力传感器检测顶升套架各方向受力情况，并将压力数据传给PLC；

初始时PLC系统给定两电机输入频率相同，PLC系统在设定周期内循环扫描监控油缸的实时位置，顶升横梁的角度大小，顶升套架受力情况。当两根油缸的相对行程位置经PLC程序判断，误差达到设定值后做出相应调整。结合当前顶升横梁的倾斜角度、套架受力情况及油缸的伸缩状态，PLC系统动态控制两油缸泵站电机对应变频器的给定频率，从而调整电机转速，此时控制油量的给定，进而控制油缸的行程速度。当两油缸位置误差减少到符合设定值后停止调整，将电机输入频率调整至初始频率。通过与设定标准节高度进行对比，经过算法计算进入预减速区间后，PLC控制变频器降低油缸给进速度，通过慢速就位方式提高操作安全性。当行程值达到标准节设定高度后，顶升作业停止，自动顶升过程完成。

上述软件方法可由本领域技术人员根据本实用新型结构推导而出，不属于本实用新型的保护范围。

通过泵站电机尾部的编码器反馈，泵站电机频率更加精确，响应更加及时，达到精确控制目的。

通过变频器控制电机的转速，符合节能环保的发展方向。

本实用新型优点：

1.该系统是闭环自动控制系统，可以将精度控制在设定值范围内。

2.该系统未使用比例控制，伺服控制等，因此价格适中，经济适用。

3.该系统采用变频技术，该技术节能环保。

4.该系统将顶升过程中重要相关数据实时采集，增加了系统安全性和可靠性。

5.该系统可自动完成顶升作业，器件通过检测数据采集提高自动顶升可靠性，安全性，提高了顶升作业的效率，实现了工业信息化、工业智能化在塔式起重机领域的完美嵌入。

综上所述，本实用新型实现了对多油缸顶升的高效、可靠控制，同时极大地降低了成本。

Claims (3)

1.多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统，包括顶升套架(101)、上顶升横梁(102)、下顶升横梁(103)以及控制模块，所述顶升套架(101)包围在塔身(100)的外面，顶升套架(101)与塔身(100)之间的水平方向上分别设置有上顶升横梁(102)以及下顶升横梁(103)，上顶升横梁(102)与下顶升横梁(103)之间设置有多个顶升油缸(2)，其特征在于，所述顶升油缸(2)表面设置有位移传感器(1)，位移传感器(1)与控制模块连接，控制模块与顶升油缸泵站的变频电机连接，控制模块根据位移传感器的数据实时调整变频电机的转速，控制油量的给定。

2.根据权利要求1所述的多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统，其特征在于，所述上顶升横梁(102)与顶升油缸的上活塞杆(2b)连接，下顶升横梁(103)与顶升油缸的下活塞杆(2a)连接，下顶升横梁(103)底部设置有顶升套架靠轮(104)，顶升套架靠轮(104)内部设置有压力传感器，压力传感器与控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的多油缸顶升塔式起重机自动顶升控制系统，其特征在于，顶升套架的X轴横梁(105)与Y轴横梁(106)均设置有角度传感器，所述角度传感器与控制模块连接。

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