一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統的製作方法

2023-12-11 05:38:17

一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，包括互相配合工作採集起重機抓斗開閉和升降的狀態信息控制抓斗工作的電氣傳動機構I和電氣傳動機構II，該系統還包括與電氣傳動機構I和電氣傳動機構II進行數據通信的PLC控制器，工作狀態下：PLC控制器根據電氣傳動機構I的運行距離和電氣傳動機構II的運行距離進行計算輸出兩傳動機構的繩差，將該繩差與限位基準值進行對比確定抓斗的實際開口位置控制抓斗的工作。本系統採用兩個獨立的電氣傳動機構I和電氣傳動機構II對起重機抓斗在工作過程中的狀態進行實時監測，計算出兩個傳動機構的繩差值，將該繩差值與限位基準值進行比較確定抓斗的開口位置從而控制抓斗工作。
【專利說明】一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及起重機的電氣控制系統，尤其涉及一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統。

【背景技術】
[0002]傳統的四繩抓斗控制大致有三種:第一種:控制器雙手柄、電機轉子串電阻控制。第二種:控制器單手柄、差動開關、電機轉子串電阻控制。第三種:控制器單手柄、PLC、變頻器、捲筒尾部帶絕對值編碼器控制。
[0003]第一種:起重機抓斗開閉機構和支持機構的動作協調依賴於司機手動，勞動強度大，誤動作多；抓斗在抓料提升瞬間，閉合電機單獨出力極易導致過載、燒毀；抓斗在開鬥下降時速度過快，導致閉合繩在鬥子接觸料堆時由於劇烈震動而跳槽，使鋼繩過早磨損報廢，生產率極低。
[0004]第二種:由於差動開關結構複雜，製造加工精度及安裝精度需要很高，沒有考慮經濟問題，使用中抓斗在預開鬥、開鬥、預閉鬥、閉鬥觸點信號會越來越不準確，需要專業人員不斷調整、維護，否則出現單電機過載、撒料等問題。
[0005]第三種:支持捲筒和開閉捲筒尾部帶編碼器，該編碼器安裝精度需要很高，再由於長期震動、粉塵等因素，使用中故障率高，容易損壞。
[0006]總之，單手柄電控系統成為未來起重機控制發展的趨勢，但現有單手柄電控系統存在差動開關結構複雜、維護難度高，或捲筒尾部的編碼器安裝精度高和故障率高的問題。


【發明內容】

[0007]根據現有技術存在的問題，本發明公開了一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，包括互相配合工作採集起重機抓斗開閉和升降的狀態信息控制抓斗工作的電氣傳動機構I和電氣傳動機構II，該系統還包括與電氣傳動機構I和電氣傳動機構II進行數據通信的PLC控制器，工作狀態下:所述PLC控制器根據電氣傳動機構I的運行距離和電氣傳動機構II的運行距離進行計算輸出兩傳動機構的繩差，將該繩差與限位基準值進行對比確定抓斗的實際開口位置控制抓斗的工作。
[0008]所述電氣傳動機構I包括驅動抓斗開啟和關閉的第一電機，所述第一電機的末端安裝有檢測抓斗開閉位置信息和速度反饋信息的第一編碼器，所述電氣傳動機構I還包括讀取第一編碼器內部的數據信息並進行計算獲得電氣傳動機構I中鋼絲繩的運行距離並將該距離傳送至PLC控制器的第一變頻器，所述第一變頻器接收PLC控制器的指令信息驅動第一電機的工作；
[0009]所述電氣傳動機構II包括驅動抓斗升降的第二電機，所述第二電機的末端安裝有檢測抓斗的升降高度信息和速度反饋信息的第二編碼器，所述電氣傳動機構II還包括讀取第二編碼器內部的數據信息並進行計算獲得電氣傳動機構II中鋼絲繩的運行距離並將該距離傳送至PLC控制器的第二變頻器，所述第二變頻器接收PLC控制器的指令信息驅動第二電機的工作。
[0010]所述限位基準值為起重機的抓斗在預開鬥、開鬥、預閉鬥、閉鬥時刻電氣傳動機構I和電氣傳動機構II的繩差值。
[0011]所述第一變頻器上連接第一通訊板，所述第一變頻器通過第一通訊板與PLC控制器進行數據通信；所述第二變頻器上連接第二通訊板，所述第二變頻器通過第二通訊板與PLC控制器進行數據通信。
[0012]所述第一編碼器和第二編碼器採用增量型編碼器或絕對值型編碼器。
[0013]該系統還包括控制電氣傳動機構I和電氣傳動機構11開始工作和停止工作的第一斷路器和第二斷路器，所述第一斷路器與第一變頻器相連接，所述第二斷路器與第二變頻器相連接。
[0014]該系統還包括第一制動器和第二制動器，所述第一制動器與所述第一斷路器相連接，所述第二制動器與所述第二斷路器相連接；當第一斷路器或第二斷路器控制電氣傳動機構I和電氣傳動機構II停止工作時，所述第一制動器和第二制動器使電氣傳動機構I和電氣傳動機構II減速並停止運行。
[0015]由於採用了上述技術方案，本發明提供的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，無論是變頻調速還是繞線電機轉子串電阻調速，都採用兩個獨立的電氣傳動機構I和電氣傳動機構II對起重機抓斗在工作過程中的狀態進行實時監測，計算出兩個傳動機構的繩差值，將該繩差值與限位基準值進行比較確定抓斗的開口位置從而控制抓斗工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發明中橋式抓斗起重機的單手柄電控系統的示意圖；
[0018]圖2為本發明中本系統的通訊網絡示意圖；
[0019]圖3為本發明中本系統在進行繩差計算的示意圖。

【具體實施方式】
[0020]為使本發明的技術方案和優點更加清楚，下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚完整的描述:
[0021]如圖1所示的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，包括電氣傳動機構I和電氣傳動機構II，電氣傳動機構I控制抓斗的開閉工作，電氣傳動機構II為支持機構控制抓斗升降工作。在控制過程中電氣傳動機構I和電氣傳動機構II實時米集起重機抓斗的開口狀態信息並進行計算，計算出電氣傳動機構I中控制抓斗的開閉鋼繩的長度和電氣傳動機構II中控制抓斗的起升時鋼繩的長度，將上述開閉繩長與起升繩長傳送至PLC控制器2.1進行差值計算，將該差值與預先設置好的限位基準值進行對比，判斷抓斗的實際開口位置從而使抓斗按照手柄指令運行，如抓斗的下降、提升、沉抓等工作。
[0022]如圖1所示:所述電氣傳動機構I包括驅動抓斗開閉的第一電機1-1，所述第一電機1-1的末端安裝有檢測抓斗開閉位置信息和速度反饋信息的第一編碼器2.4，電氣傳動機構I還包括讀取第一編碼器2.4的數據信息並進行計算獲得電氣傳動機構I中鋼絲繩的運行距離並將該距離傳送至PLC控制器2.1的第一變頻器2.3，第一變頻器2.3接收PLC控制器2.1的指令信息驅動第一電機1-1的工作。第一變頻器2.3根據讀取第一編碼器2.4數據信息計算電氣傳動機構I中鋼絲繩的繩長即電氣傳動機構I的運行距離，並將該距離值傳送至PLC控制器2.1中。
[0023]電氣傳動機構II包括驅動抓斗升降的第二電機1-2，第二電機1-2的末端安裝有檢測抓斗的升降高度信息的第二編碼器2.5，所述電氣傳動機構II還包括讀取第二編碼器2.5的數據信息並進行計算獲得電氣傳動機構II中鋼絲繩的運行距離並將該距離傳送至PLC控制器2.1的第二變頻器2.2，第二變頻器2.2接收PLC控制器2.1的指令信息驅動第二電機1-2的工作。第二變頻器2.2讀取第二編碼器2.5內的數據信息計算電氣傳動機構
II中鋼絲繩的繩長即電氣傳動機構II的運行距離，並將該距離值傳送至PLC控制器2.1o
[0024]本發明的發明點在於:現有技術中的橋式抓斗起重機的單手柄電控系統中在開閉捲筒的末端和支持捲筒的末端安裝有編碼器或差動開關，以達到檢測抓斗開口位置的目的，而本申請徹底取消該設備，僅利用電機末端的編碼器就實現抓斗運行控制。即變頻調速時必備的速度反饋編碼器取代捲筒尾部編碼器，繞線電機切電阻調速時用電機尾部編碼器取代差動開關。
[0025]進一步的，所述限位基準值為起重機的抓斗在預開鬥、開鬥、預閉鬥、閉鬥時刻電氣傳動機構I和電氣傳動機構II的繩差值。即抓斗在預開鬥時刻、開鬥時刻、預閉鬥時刻和閉鬥時刻電氣傳動機構I中控制抓斗開閉的鋼絲繩與電氣傳動機構II控制抓斗升降的鋼絲繩差值。將上面所述的這四個時刻的繩差值記做限位基準值，當本系統對抓斗起重機進行控制時根據實時採集到的抓斗開閉狀態和升降狀態計算出的繩差值，將該繩差值與限位基準值進行對比，從而判斷出此刻抓斗的開口狀態，PLC控制器2.1將按照手柄指令、預定程序使變頻器驅動電機，從而對抓斗的運行進行實時控制。
[0026]進一步的，在第一變頻器2.3上連接第一通訊板2.6，所述第一變頻器2.3通過第一通訊板2.6與PLC控制器2.1進行數據通信；第二變頻器2.2上連接第二通訊板2.7，所述第二變頻器2.2通過第二通訊板2.7與PLC控制器2.1進行數據通信。
[0027]進一步的，第一編碼器2.4和第二編碼器2.5採用增量型編碼器或絕對值型編碼器。PLC通訊系統2採用PLC程序進行控制，當採用變頻調速時，該程序為PLC通過變頻器間接讀取電機末端編碼器的數據來完成開閉機構即電氣傳動機構1、支持機構即電氣傳動機構II的繩差計算，實現抓斗各個工況動作；當採用繞線機串電阻調速時，該程序為PLC直接讀取電機末端編碼器數據來完成上述抓斗控制。如果是變頻調速，電機末端的編碼器一方面起到變頻器速度環測速作用，另一方面其數據由變頻器通過設置組合參數來計算得出機構繩長數據，也就是支持機構(即電氣傳動機構II)的第二變頻器2.2和開閉機構(即電氣傳動機構I)的第一變頻器2.3兩路數據傳至PLC控制器2.1，經PLC控制器2.1運算比較後準確的出抓斗的預開鬥、開鬥、預閉鬥、閉鬥四個開□位置信號。PLC控制器2.1再對電氣傳動機構1、電氣傳動機構II進行開鬥、閉鬥及同步升降、自動沉抓等工況進行程序控制。
[0028]如果是繞線電機轉子串電阻調速，電機末端的編碼器可以取代差動開關，其數據直接傳至PLC控制器2.1，同樣實現上述抓斗控制功能。
[0029]進一步的，該系統還包括控制電氣傳動機構I和電氣傳動機構II開始工作和停止工作的第一斷路器1.1和第二斷路器1.2，所述第一斷路器1.1與第一變頻器2.3相連接，所述第二斷路器1.2與第二變頻器2.2相連接。這裡第一斷路器1.1和第二斷路器1.2相當於本系統中的開關作用。
[0030]進一步的，該系統還包括第一制動器1.3和第二制動器1.4，第一制動器1.3與所述第一斷路器1.1相連接，所述第二制動器1.4與所述第二斷路器1.2相連接；當第一斷路器1.1或第二斷路器1.2控制電氣傳動機構I和電氣傳動機構II停止工作時，所述第一制動器1.3和第二制動器1.4拖住起重機的捲筒使捲筒減速運行。這裡第一制動器1.3和第二制動器1.4起到減速緩衝的作用。
[0031]實施例:
[0032]本發明的抓斗電控系統的主要硬體組態:單手柄主令控制器把指令信號進入S7-300PLC控制器2.1，通過PLC控制器2.1進行指令輸入和輸出，ACS800變頻器的型號為ACS800，電機的編碼器等組成通訊網絡，來控制變頻器的運行。
[0033]在圖2中，開閉和支持是兩套各自獨立的電氣傳動機構，兩機構單動、聯合協調動作等指令由單手柄主令給出至PLC控制器2.1，變頻器按照PLC控制器2.1程序驅動電機工作。用抓斗預開鬥、開鬥、預閉鬥、閉鬥時刻兩機構的繩差值為限位基準值，PLC控制器2.1通過ACS800變頻器的RPBA-Ol通訊板給開閉機構的第一變頻器2.3和支持機構的第二變頻器2.2發出指令，變頻器通過讀取編碼器信號，經過內部運算，得出機構的運行距離傳至PLC控制器2.1，PLC控制器2.1計算出兩機構的繩差，與限位基準值比較以確定抓斗開口位置，進而確定抓斗是否減速、停止等動作。抓斗自動沉抓、閉鬥升降、開鬥升降等作業時兩機構的速度、力矩分配等由變頻器按PLC控制器2.1指令完成。
[0034]圖3為本發明的程序流程圖，該圖為模擬沉抓運行過程的程序圖。首先程序運行，設置抓斗預開鬥、開鬥、預閉鬥、閉鬥時刻兩機構的繩差值為預置參數，兩個變頻器分別讀取編碼器的測量值，經過內部運算，得出本機構的繩長，經PLC控制器程序運算得到兩機構的繩差，繩差值為開閉機構繩長減去起升機構繩長，如果差值大於預置值，開閉電機停轉，如果差值小於預置值，開閉電機繼續運行，重複上次程序指令，直到開閉電機停轉，自動沉抓完成。當採用繞線電機轉子串電阻調速時，開閉電機和起升電機尾部也安裝編碼器，PLC通過讀取其數據，分別計算出兩機構實際運行距離，同樣可以得到兩機構繩差值，從而控制抓斗電機的實際運行。
[0035]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，其特徵在於:包括互相配合工作採集起重機抓斗開閉和升降的狀態信息控制抓斗工作的電氣傳動機構I和電氣傳動機構II，該系統還包括與電氣傳動機構I和電氣傳動機構II進行數據通信的PLC控制器(2.1)，工作狀態下:所述PLC控制器(2.1)根據電氣傳動機構I的運行距離和電氣傳動機構II的運行距離進行計算輸出兩傳動機構的繩差，將該繩差與限位基準值進行對比確定抓斗的實際開口位置控制抓斗的工作。
2.根據權利要求1所述的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，其特徵還在於:所述電氣傳動機構I包括驅動抓斗開啟和關閉的第一電機(1-1)，所述第一電機(1-1)的末端安裝有檢測抓斗開閉位置信息和速度反饋信息的第一編碼器(2.4)，所述電氣傳動機構I還包括讀取第一編碼器(2.4)內部的數據信息並進行計算獲得電氣傳動機構I中鋼絲繩的運行距離並將該距離傳送至PLC控制器(2.1)的第一變頻器(2.3)，所述第一變頻器(2.3)接收PLC控制器(2.1)的指令信息驅動第一電機(1-1)的工作； 所述電氣傳動機構II包括驅動抓斗升降的第二電機(1-2)，所述第二電機(1-2)的末端安裝有檢測抓斗的升降高度信息和速度反饋信息的第二編碼器(2.5)，所述電氣傳動機構II還包括讀取第二編碼器(2.5)內部的數據信息並進行計算獲得電氣傳動機構II中鋼絲繩的運行距離並將該距離傳送至PLC控制器(2.1)的第二變頻器(2.2)，所述第二變頻器(2.2)接收PLC控制器(2.1)的指令信息驅動第二電機(1-2)的工作。
3.根據權利要求1所述的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，其特徵還在於:所述限位基準值為起重機的抓斗在預開鬥、開鬥、預閉鬥、閉鬥時刻電氣傳動機構I和電氣傳動機構II的繩差值。
4.根據權利要求2所述的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，其特徵還在於:所述第一變頻器(2.3)上連接第一通訊板(2.6)，所述第一變頻器(2.3)通過第一通訊板(2.6)與PLC控制器(2.1)進行數據通信；所述第二變頻器(2.2)上連接第二通訊板(2.7)，所述第二變頻器(2.2)通過第二通訊板(2.7)與PLC控制器(2.1)進行數據通信。
5.根據權利要求2所述的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，其特徵還在於:所述第一編碼器(2.4)和第二編碼器(2.5)採用增量型編碼器或絕對值型編碼器。
6.根據權利要求2所述的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，其特徵還在於:該系統還包括控制電氣傳動機構I和電氣傳動機構II開始工作和停止工作的第一斷路器(1.1)和第二斷路器(1.2)，所述第一斷路器(1.1)與第一變頻器(2.3)相連接，所述第二斷路器(1.2)與第二變頻器(2.2)相連接。
7.根據權利要求6所述的一種橋式抓斗起重機的單手柄電控系統，其特徵還在於:該系統還包括第一制動器(1.3)和第二制動器(1.4)，所述第一制動器(1.3)與所述第一斷路器(1.1)相連接，所述第二制動器(1.4)與所述第二斷路器(1.2)相連接；當第一斷路器(1.1)或第二斷路器(1.2)控制電氣傳動機構I和電氣傳動機構II停止工作時，所述第一制動器(1.3)和第二制動器(1.4)使電氣傳動機構I和電氣傳動機構II減速並停止運行。
【文檔編號】B66C13/22GK104477782SQ201410849036
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】唐永森, 李傳劭, 李曉明, 刁曉峰, 周來, 唐學家 申請人:大連華銳重工起重機有限公司, 大連華銳重工集團股份有限公司