专利名称：起重机远程无线并车控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种起重机远程无线并车控制系统及方法，它属于一种适用 于至少两台起重机设备吊运超长工件时远程无线并车运行的控制系统及方法。
技术背景起重机采用电缆连接的短距离并车系统在起吊工件长度短小的场合已经 广泛应用，如水电站的桥式起重机。在起重机短距离并车系统中，机械上采用 刚性连接杆将两台起重机联接起来，电气控制上采用电缆进行数据通讯传输控 制指令，起重机运行电机一般采用主从控制，其余各机构之间通过同时发送运 行命令进行控制，实现并车起吊工件。但是对于超长工件的吊装，如用于高速铁路的百米钢轨，由于两台起重机之间距离非常大(超过了30多米)无法进行两台起重机的刚性连接，也很难 进行通讯电缆的铺设，所以现有的短距离并车系统就无法实施，因此，现有的 起重机短距离并车系统存在着无法吊运超长工件的缺点。 发明内容本发明的目的是解决现有起重机并车系统存在的无法吊运超长工件的技 术难点，并提供一种能吊运超长超大工件的起重机远程无线并车控制系统及方 法。本发明为解决上述技术难点而采用的技术方案是:起重机远程无线并车控 制系统，包括含有数字量输入/输出模块、模拟信号输入/输出模块的可编程控 制器(PLC)、人机界面(HMI)和变频器的起重机控制系统，其中它还包括1)用于测量起重机大车间运行间距的大车激光测距仪，大车激光测距仪分别安装于需并车起重机之间大梁的两端；2) 用于测量起重机小车运行位置的小车激光测距仪，小车激光测距仪的 发射器安装于小车体中部位置，反射板安装于大车端梁相对应位置；3) 用于测量起重机起升机构运行位置的起升激光测距仪，起升激光测距 仪的激光发射器安装于吊具上方尽量靠近吊具中心的小车体上，反射板安装在 吊具上与激光发射器相对应位置；4) 上述各激光测距仪通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接；5) 用于监测起升机构双吊点位置同步的绝对值编码器，编码器安装在起重机的每个巻筒轴上，通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接；6) 用于远程无线并车数据传送的无线光电数据传输模块(ISD)，无线光 电数据传输模块(ISD)安装于两台起重机间端梁端部的相对应位置，以便在 起重机运行期间高速可靠的进行双向数据传输，通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接；7) 采用可编程控制器(PLC)的中央处理器所具有的MPI (MultipointInterface)网络全局数据通讯(GD)方式通过无线光电数据传输模块(ISD)进行需并车起重机间的高速网络连接。上述并车控制系统起重机间的高速网络连接还可以采用DP/DP耦合器，DP/DP耦合器通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接，DP/DP耦合器通过 无线光电数据传输模块(ISD)进行需并车起重机间的网络连接。所述现场总线为Profibus总线或MPI网络(Multipoint Interfaced一种实现起重机远程无线并车控制系统的方法，其包括下列步骤1) 建立存放本车起重机运行状态的数据区；2) 建立存放其它需并车的起重机运行状态的数据区；3) 将本车数据区存放的数据发送给其它需并车的起重机；4) 接收其它需并车的起重机发送过来的数据并存放在已建立的数据区中；5) 根据接收到的其它需并车的起重机数据以及本车状态进行本车控制；6) 激活通讯看门狗程序(WatchDog)，当看门狗状态无效时表示通讯发 生故障，停止并车运行，以保证设备的安全运行；7) 当看门狗状态有效时，启动起重机并车运行控制，任何一台起重机都 可根据选择开关进行作为主车或从车运行，整个系统只允许且必须有一台起重 机作为主车运行；并且作为主车的起重机还可选择单独控制本车运行、单独控 制从车运行及同时控制双车运行。由于本发明采用了上述技术方案，能及时获得远程并车运行时各起重机 设备的运行状态，控制并车起重机同步吊运超长超大工件，实现多台起重机远 程无线并车控制。因此，与背景技术相比，本发明具有的主要优点为1) 实现了起重机间的无线高速双向数据传送功能，通过选择合适的无线 光电数据传送模块构成了可在0.2 120米间进行起重机无线并车运行的系统， 为实现超长超重工件的吊运打下坚实的基础。2) 实现了起重机各机构间无机械刚性连接的同步控制。通过选择精度好 的位置检测元件，构成同步控制精度在士5mm的并车控制系统，足以满足绝 大部分工件的吊运要求。3) 通过建立通讯看门狗程序，监测并车通讯状态，使起重机远程无线并 车系统能安全可靠的运行。
图1是本发明控制系统的方框示意图；图2是本发明控制系统又一实施例的方框示意图；图3是本发明控制系统中的激光测距仪、绝对值编码器及无线光电数据传 输模块的安装示意图；图4是本发明控制方法的方框示意图；图5是本发明中通讯看门狗程序框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。实施例1如图1和图3所示，本实施例中的起重机远程无线并车控制系统，包括含 有数字量输入/输出模块、模拟信号输入/输出模块的可编程控制器(PLC) 1、 人机界面(HMI) 14、小车变频器4、大车变频器5、起升1#变频器6、起升 2#变频器7和司机室远程输入输出模块(I/O) 8的起重机控制系统，其中它 还包括1) 用于测量起重机大车间运行间距的大车激光测距仪9，大车激光测距 仪9由大车激光测距发射器9-1和大车激光反射板9-2构成，大车激光测距发 射器9-1分别安装于至少两台并车起重机之间大梁的两端，大车激光反射板 9-2安装于大梁两端相对应位置；2) 用于测量起重机小车运行位置的小车激光测距仪10，小车激光测距仪 10由小车激光测距发射器10-1和小车激光反射板10-2构成，小车激光测距发 射器10-1安装于小车体中部位置，小车激光反射板10-2安装于大车端梁相对 应位置；3) 用于测量起重机起升机构运行位置的起升激光测距仪ll，起升激光测 距仪11的激光发射器安装于吊具上方尽量靠近吊具中心的小车体上，反射板安装在吊具上与激光发射器相对应位置；4) 上述各激光测距仪均安装于起重机运行过程中光路不受干扰的位置，各激光测距仪通过Profibus总线3与可编程控制器(PLC) l连接；上述激光 测距仪可进行0.2 70m距离范围内的测量，测量精度可达士2mm，或进行 0.2 150m距离范围内的测量，测量精度可达士3mm。5) 用于监测起升机构双吊点位置同步的绝对值编码器包括起升1#编码器 12和起升2#编码器13，起升1#编码器12和起升2#编码器13分别安装在起 重机的巻筒轴上，通过Profibus总线3与可编程控制器(PLC) l连接；该编 码器也可用于无起升导筒时代替起升激光测距仪；6) 用于远程无线并车数据传送的无线光电数据传输模块(ISD) 2，无线 光电数据传输模块(ISD) 2安装于两台起重机间端梁端部的相对应位置，以 便在起重机运行期间高速可靠的进行双向数据传输，通过MPI (Multipoint Interface)网络15与可编程控制器(PLC) 1连接；7) 采用可编程控制器(PLC) 1的中央处理器(CPU315)所具有的MPI (MultipointInterface)网络全局数据通讯(GD)方式通过无线光电数据传输模块(ISD) 2与需并车起重机进行高速网络连接。 图3中的17为起重机大车运行轨道。 上述实施例中各部件采用的型号为1——可编程控制器(PLC)，型号CPU315系列模块； -2——无线光电数据传输模块(ISD)，型号ISD300;4——小车变频器，型号6SE7027-2ED61;5——大车变频器，型号6SE7033-2EG60;6——起升1#变频器，型号6SE7033-7EG60;7——起升2#变频器，型号6SE7033-7EG608——司机室远程输入输出模块(远程I/0)，型号IM351系列模块；9——大车激光测距仪，型号DME5000;10——小车激光测距仪，型号DME5000;11——起升激光测距仪，型号DME3000;12——起升1#编码器，型号EH115R1024Z8/24L10X6PR.970+G30/25A10;13——起升2#编码器，型号EH115R1024Z8/24L10X6PR.970+G30/25A10;14——人机界面HMI，型号西门子MP370。 实施例2如图2所示，本实施例中的并车控制系统起重机间的高速网络连接还可 以采用DP/DP耦合器16， DP/DP耦合器16通过Profibus总线3与可编程控 制器(PLC) l连接，DP/DP耦合器16通过无线光电数据传输模块(ISD) 2 与需并车起重机进行网络间的连接。如图4所示，实现起重机远程无线并车控制系统的方法，其包括下列步骤1) 建立存放本车起重机运行状态的数据区；2) 建立存放其它需并车的起重机运行状态的数据区；3) 将本车数据区存放的数据发送给其它需并车的起重机；4) 接收其它需并车的起重机发送过来的数据并存放在己建立的数据区中；5) 根据接收到的其它需并车的起重机数据以及本车状态进行本车控制， 包括主令控制、限位连锁、位置纠偏、故障信号等；6) 激活通讯看门狗程序(WatchDog)，当看门狗状态无效时表示通讯发生故障，停止并车运行，以保证设备的安全运行；7)当看门狗状态有效时，启动起重机并车运行控制，任何一台起重机都 可根据选择开关进行作为主车或从车运行，即进行大车机构控制、并车大车同 步控制、小车机构控制、并车小车同步控制、起升机构控制、起升巻筒同步控 制、并车起升同步控制，整个系统只允许且必须有一台起重机作为主车运行; 并且作为主车的起重机还可选择单独控制本车运行、单独控制从车运行及同时 控制双车运行。并车运行时程序自3)至7)循环执行。如图5所示，通讯看门狗程序由PLC周期定时中断程序和通讯看门狗主程序组成。PLC周期定时中断是由PLC的CPU周期性定时产生的，当发生中断时， 中断程序读取中间变量A并取反中间变量A，将取反后的中间变量A写入本车 数据状态区，供它车通讯看门狗主程序使用。本车通讯看门狗主程序由它车数 据区读取该车中间变量A的状态，使用中间变量A激活通电延时定时器T0， 使用中间变量A的非激活断电延时定时器Tl;若T0==0或Tl==l则设置中间 变量B为1，否则不改变中间变量B;将中间变量B写入本车状态数据区；若 B==l则中断各机构并车，否则看门狗有效可继续并车操作。中间变量B代表 看门狗状态，正常时为O状态。
权利要求
1、一种起重机远程无线并车控制系统，包括含有数字量输入/输出模块、模拟信号输入/输出模块的可编程控制器(PLC)、人机界面(HMI)和变频器的起重机控制系统，其特征是它还包括1)用于测量起重机大车间运行间距的大车激光测距仪，大车激光测距仪分别安装于需并车起重机之间大梁的两端；2)用于测量起重机小车运行位置的小车激光测距仪，小车激光测距仪的发射器安装于小车体中部位置，反射板安装于大车端梁相对应位置；3)用于测量起重机起升机构运行位置的起升激光测距仪，起升激光测距仪的激光发射器安装于吊具上方尽量靠近吊具中心的小车体上，反射板安装在吊具上与激光发射器相对应位置；4)上述各激光测距仪通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接；5)用于监测起升机构双吊点位置同步的绝对值编码器，编码器安装在起重机的每个卷筒轴上，通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接；6)用于远程无线并车数据传送的无线光电数据传输模块(ISD)，无线光电数据传输模块(ISD)安装于两台起重机间端梁端部的相对应位置，以便在起重机并车运行期间高速可靠的进行双向数据传输，它通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接；7)采用可编程控制器(PLC)的中央处理器所具有的MPI(MultiPointInterface)网络全局数据通讯(GD)方式通过无线光电数据传输模块(ISD)进行需并车起重机间的高速网络连接。
2、根据权利要求1所述的起重机远程无线并车控制系统，其特征是 并车控制系统起重机间的高速网络连接还可以采用DP/DP耦合器，DP/DP耦合器通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接，DP/DP耦合器通过无线光电 数据传输模块(ISD)进行需并车起重机间的网络连接。
3、 根据权利要求1或2所述的起重机远程无线并车控制系统，其特征是 所述现场总线为Profibus总线或MPI网络(Multipoint Interface)。
4、 一种实现起重机远程无线并车控制系统的方法，其特征是包括下列 步骤1) 建立存放本车起重机运行状态的数据区；2) 建立存放其它需并车的起重机运行状态的数据区；3) 将本车数据区存放的数据发送给其它需并车的起重机；4) 接收其它需并车的起重机发送过来的数据并存放在已建立的数据区中；5) 根据接收到的其它需并车的起重机数据以及本车状态进行本车控制；6) 激活通讯看门狗程序(WatchDog)，当看门狗状态无效时表示通讯发 生故障，停止并车运行，以保证设备的安全运行；7) 当看门狗状态有效时，启动起重机并车运行控制，任何一台起重机都 可根据选择开关进行作为主车或从车运行，整个系统只允许且必须有一台起重 机作为主车运行；并且作为主车的起重机还可选择单独控制本车运行、单独控 制从车运行及同时控制双车运行。
全文摘要
本发明涉及一种起重机远程无线并车控制系统及方法，它属于一种适用于至少两台起重机设备吊运超长工件时远程无线并车运行的控制系统及方法。本发明主要是解决现有起重机并车系统存在的无法吊运超长工件的技术难点。本发明为解决上述技术难点而采用的技术方案是起重机远程无线并车控制系统，包括含有数字量输入/输出模块、模拟信号输入/输出模块的可编程控制器(PLC)、人机界面(HMI)和变频器的起重机控制系统，其中它还包括大车激光测距仪，小车激光测距仪，起升激光测距仪，绝对值编码器和无线光电数据传输模块(ISD)，上述部件通过现场总线与可编程控制器(PLC)连接。
文档编号G05B19/418GK101334661SQ20081005517
公开日2008年12月31日 申请日期2008年5月26日 优先权日2008年5月26日
发明者吴文明, 姚振南, 杜建民, 柏俊山, 王吉生, 王首成, 肖利民, 谭利红 申请人:太原重工股份有限公司