一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，包括互相配合工作采集起重机抓斗开闭和升降的状态信息控制抓斗工作的电气传动机构I和电气传动机构II，该系统还包括与电气传动机构I和电气传动机构II进行数据通信的PLC控制器，工作状态下：PLC控制器根据电气传动机构I的运行距离和电气传动机构II的运行距离进行计算输出两传动机构的绳差，将该绳差与限位基准值进行对比确定抓斗的实际开口位置控制抓斗的工作。本系统采用两个独立的电气传动机构I和电气传动机构II对起重机抓斗在工作过程中的状态进行实时监测，计算出两个传动机构的绳差值，将该绳差值与限位基准值进行比较确定抓斗的开口位置从而控制抓斗工作。
【专利说明】一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及起重机的电气控制系统，尤其涉及一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统。
【背景技术】
[0002]传统的四绳抓斗控制大致有三种:第一种:控制器双手柄、电机转子串电阻控制。第二种:控制器单手柄、差动开关、电机转子串电阻控制。第三种:控制器单手柄、PLC、变频器、卷筒尾部带绝对值编码器控制。
[0003]第一种:起重机抓斗开闭机构和支持机构的动作协调依赖于司机手动，劳动强度大，误动作多；抓斗在抓料提升瞬间，闭合电机单独出力极易导致过载、烧毁；抓斗在开斗下降时速度过快，导致闭合绳在斗子接触料堆时由于剧烈震动而跳槽，使钢绳过早磨损报废，生产率极低。
[0004]第二种:由于差动开关结构复杂，制造加工精度及安装精度需要很高，没有考虑经济问题，使用中抓斗在预开斗、开斗、预闭斗、闭斗触点信号会越来越不准确，需要专业人员不断调整、维护，否则出现单电机过载、撒料等问题。
[0005]第三种:支持卷筒和开闭卷筒尾部带编码器，该编码器安装精度需要很高，再由于长期震动、粉尘等因素，使用中故障率高，容易损坏。
[0006]总之，单手柄电控系统成为未来起重机控制发展的趋势，但现有单手柄电控系统存在差动开关结构复杂、维护难度高，或卷筒尾部的编码器安装精度高和故障率高的问题。
【发明内容】
[0007]根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，包括互相配合工作采集起重机抓斗开闭和升降的状态信息控制抓斗工作的电气传动机构I和电气传动机构II，该系统还包括与电气传动机构I和电气传动机构II进行数据通信的PLC控制器，工作状态下:所述PLC控制器根据电气传动机构I的运行距离和电气传动机构II的运行距离进行计算输出两传动机构的绳差，将该绳差与限位基准值进行对比确定抓斗的实际开口位置控制抓斗的工作。
[0008]所述电气传动机构I包括驱动抓斗开启和关闭的第一电机，所述第一电机的末端安装有检测抓斗开闭位置信息和速度反馈信息的第一编码器，所述电气传动机构I还包括读取第一编码器内部的数据信息并进行计算获得电气传动机构I中钢丝绳的运行距离并将该距离传送至PLC控制器的第一变频器，所述第一变频器接收PLC控制器的指令信息驱动第一电机的工作；
[0009]所述电气传动机构II包括驱动抓斗升降的第二电机，所述第二电机的末端安装有检测抓斗的升降高度信息和速度反馈信息的第二编码器，所述电气传动机构II还包括读取第二编码器内部的数据信息并进行计算获得电气传动机构II中钢丝绳的运行距离并将该距离传送至PLC控制器的第二变频器，所述第二变频器接收PLC控制器的指令信息驱动第二电机的工作。
[0010]所述限位基准值为起重机的抓斗在预开斗、开斗、预闭斗、闭斗时刻电气传动机构I和电气传动机构II的绳差值。
[0011]所述第一变频器上连接第一通讯板，所述第一变频器通过第一通讯板与PLC控制器进行数据通信；所述第二变频器上连接第二通讯板，所述第二变频器通过第二通讯板与PLC控制器进行数据通信。
[0012]所述第一编码器和第二编码器采用增量型编码器或绝对值型编码器。
[0013]该系统还包括控制电气传动机构I和电气传动机构11开始工作和停止工作的第一断路器和第二断路器，所述第一断路器与第一变频器相连接，所述第二断路器与第二变频器相连接。
[0014]该系统还包括第一制动器和第二制动器，所述第一制动器与所述第一断路器相连接，所述第二制动器与所述第二断路器相连接；当第一断路器或第二断路器控制电气传动机构I和电气传动机构II停止工作时，所述第一制动器和第二制动器使电气传动机构I和电气传动机构II减速并停止运行。
[0015]由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，无论是变频调速还是绕线电机转子串电阻调速，都采用两个独立的电气传动机构I和电气传动机构II对起重机抓斗在工作过程中的状态进行实时监测，计算出两个传动机构的绳差值，将该绳差值与限位基准值进行比较确定抓斗的开口位置从而控制抓斗工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本申请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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本发明中桥式抓斗起重机的单手柄电控系统的示意图；
[0018]图2为本发明中本系统的通讯网络示意图；
[0019]图3为本发明中本系统在进行绳差计算的示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述:
[0021]如图1所示的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，包括电气传动机构I和电气传动机构II，电气传动机构I控制抓斗的开闭工作，电气传动机构II为支持机构控制抓斗升降工作。在控制过程中电气传动机构I和电气传动机构II实时米集起重机抓斗的开口状态信息并进行计算，计算出电气传动机构I中控制抓斗的开闭钢绳的长度和电气传动机构II中控制抓斗的起升时钢绳的长度，将上述开闭绳长与起升绳长传送至PLC控制器2.1进行差值计算，将该差值与预先设置好的限位基准值进行对比，判断抓斗的实际开口位置从而使抓斗按照手柄指令运行，如抓斗的下降、提升、沉抓等工作。
[0022]如图1所示:所述电气传动机构I包括驱动抓斗开闭的第一电机1-1，所述第一电机1-1的末端安装有检测抓斗开闭位置信息和速度反馈信息的第一编码器2.4，电气传动机构I还包括读取第一编码器2.4的数据信息并进行计算获得电气传动机构I中钢丝绳的运行距离并将该距离传送至PLC控制器2.1的第一变频器2.3，第一变频器2.3接收PLC控制器2.1的指令信息驱动第一电机1-1的工作。第一变频器2.3根据读取第一编码器2.4数据信息计算电气传动机构I中钢丝绳的绳长即电气传动机构I的运行距离，并将该距离值传送至PLC控制器2.1中。
[0023]电气传动机构II包括驱动抓斗升降的第二电机1-2，第二电机1-2的末端安装有检测抓斗的升降高度信息的第二编码器2.5，所述电气传动机构II还包括读取第二编码器2.5的数据信息并进行计算获得电气传动机构II中钢丝绳的运行距离并将该距离传送至PLC控制器2.1的第二变频器2.2，第二变频器2.2接收PLC控制器2.1的指令信息驱动第二电机1-2的工作。第二变频器2.2读取第二编码器2.5内的数据信息计算电气传动机构
II中钢丝绳的绳长即电气传动机构II的运行距离，并将该距离值传送至PLC控制器2.1o
[0024]本发明的发明点在于:现有技术中的桥式抓斗起重机的单手柄电控系统中在开闭卷筒的末端和支持卷筒的末端安装有编码器或差动开关，以达到检测抓斗开口位置的目的，而本申请彻底取消该设备，仅利用电机末端的编码器就实现抓斗运行控制。即变频调速时必备的速度反馈编码器取代卷筒尾部编码器，绕线电机切电阻调速时用电机尾部编码器取代差动开关。
[0025]进一步的，所述限位基准值为起重机的抓斗在预开斗、开斗、预闭斗、闭斗时刻电气传动机构I和电气传动机构II的绳差值。即抓斗在预开斗时刻、开斗时刻、预闭斗时刻和闭斗时刻电气传动机构I中控制抓斗开闭的钢丝绳与电气传动机构II控制抓斗升降的钢丝绳差值。将上面所述的这四个时刻的绳差值记做限位基准值，当本系统对抓斗起重机进行控制时根据实时采集到的抓斗开闭状态和升降状态计算出的绳差值，将该绳差值与限位基准值进行对比，从而判断出此刻抓斗的开口状态，PLC控制器2.1将按照手柄指令、预定程序使变频器驱动电机，从而对抓斗的运行进行实时控制。
[0026]进一步的，在第一变频器2.3上连接第一通讯板2.6，所述第一变频器2.3通过第一通讯板2.6与PLC控制器2.1进行数据通信；第二变频器2.2上连接第二通讯板2.7，所述第二变频器2.2通过第二通讯板2.7与PLC控制器2.1进行数据通信。
[0027]进一步的，第一编码器2.4和第二编码器2.5采用增量型编码器或绝对值型编码器。PLC通讯系统2采用PLC程序进行控制，当采用变频调速时，该程序为PLC通过变频器间接读取电机末端编码器的数据来完成开闭机构即电气传动机构1、支持机构即电气传动机构II的绳差计算，实现抓斗各个工况动作；当采用绕线机串电阻调速时，该程序为PLC直接读取电机末端编码器数据来完成上述抓斗控制。如果是变频调速，电机末端的编码器一方面起到变频器速度环测速作用，另一方面其数据由变频器通过设置组合参数来计算得出机构绳长数据，也就是支持机构(即电气传动机构II)的第二变频器2.2和开闭机构(即电气传动机构I)的第一变频器2.3两路数据传至PLC控制器2.1，经PLC控制器2.1运算比较后准确的出抓斗的预开斗、开斗、预闭斗、闭斗四个开□位置信号。PLC控制器2.1再对电气传动机构1、电气传动机构II进行开斗、闭斗及同步升降、自动沉抓等工况进行程序控制。
[0028]如果是绕线电机转子串电阻调速，电机末端的编码器可以取代差动开关，其数据直接传至PLC控制器2.1，同样实现上述抓斗控制功能。
[0029]进一步的，该系统还包括控制电气传动机构I和电气传动机构II开始工作和停止工作的第一断路器1.1和第二断路器1.2，所述第一断路器1.1与第一变频器2.3相连接，所述第二断路器1.2与第二变频器2.2相连接。这里第一断路器1.1和第二断路器1.2相当于本系统中的开关作用。
[0030]进一步的，该系统还包括第一制动器1.3和第二制动器1.4，第一制动器1.3与所述第一断路器1.1相连接，所述第二制动器1.4与所述第二断路器1.2相连接；当第一断路器1.1或第二断路器1.2控制电气传动机构I和电气传动机构II停止工作时，所述第一制动器1.3和第二制动器1.4拖住起重机的卷筒使卷筒减速运行。这里第一制动器1.3和第二制动器1.4起到减速缓冲的作用。
[0031]实施例:
[0032]本发明的抓斗电控系统的主要硬件组态:单手柄主令控制器把指令信号进入S7-300PLC控制器2.1，通过PLC控制器2.1进行指令输入和输出，ACS800变频器的型号为ACS800，电机的编码器等组成通讯网络，来控制变频器的运行。
[0033]在图2中，开闭和支持是两套各自独立的电气传动机构，两机构单动、联合协调动作等指令由单手柄主令给出至PLC控制器2.1，变频器按照PLC控制器2.1程序驱动电机工作。用抓斗预开斗、开斗、预闭斗、闭斗时刻两机构的绳差值为限位基准值，PLC控制器2.1通过ACS800变频器的RPBA-Ol通讯板给开闭机构的第一变频器2.3和支持机构的第二变频器2.2发出指令，变频器通过读取编码器信号，经过内部运算，得出机构的运行距离传至PLC控制器2.1，PLC控制器2.1计算出两机构的绳差，与限位基准值比较以确定抓斗开口位置，进而确定抓斗是否减速、停止等动作。抓斗自动沉抓、闭斗升降、开斗升降等作业时两机构的速度、力矩分配等由变频器按PLC控制器2.1指令完成。
[0034]图3为本发明的程序流程图，该图为模拟沉抓运行过程的程序图。首先程序运行，设置抓斗预开斗、开斗、预闭斗、闭斗时刻两机构的绳差值为预置参数，两个变频器分别读取编码器的测量值，经过内部运算，得出本机构的绳长，经PLC控制器程序运算得到两机构的绳差，绳差值为开闭机构绳长减去起升机构绳长，如果差值大于预置值，开闭电机停转，如果差值小于预置值，开闭电机继续运行，重复上次程序指令，直到开闭电机停转，自动沉抓完成。当采用绕线电机转子串电阻调速时，开闭电机和起升电机尾部也安装编码器，PLC通过读取其数据，分别计算出两机构实际运行距离，同样可以得到两机构绳差值，从而控制抓斗电机的实际运行。
[0035]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，其特征在于:包括互相配合工作采集起重机抓斗开闭和升降的状态信息控制抓斗工作的电气传动机构I和电气传动机构II，该系统还包括与电气传动机构I和电气传动机构II进行数据通信的PLC控制器(2.1)，工作状态下:所述PLC控制器(2.1)根据电气传动机构I的运行距离和电气传动机构II的运行距离进行计算输出两传动机构的绳差，将该绳差与限位基准值进行对比确定抓斗的实际开口位置控制抓斗的工作。
2.根据权利要求1所述的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，其特征还在于:所述电气传动机构I包括驱动抓斗开启和关闭的第一电机(1-1)，所述第一电机(1-1)的末端安装有检测抓斗开闭位置信息和速度反馈信息的第一编码器(2.4)，所述电气传动机构I还包括读取第一编码器(2.4)内部的数据信息并进行计算获得电气传动机构I中钢丝绳的运行距离并将该距离传送至PLC控制器(2.1)的第一变频器(2.3)，所述第一变频器(2.3)接收PLC控制器(2.1)的指令信息驱动第一电机(1-1)的工作； 所述电气传动机构II包括驱动抓斗升降的第二电机(1-2)，所述第二电机(1-2)的末端安装有检测抓斗的升降高度信息和速度反馈信息的第二编码器(2.5)，所述电气传动机构II还包括读取第二编码器(2.5)内部的数据信息并进行计算获得电气传动机构II中钢丝绳的运行距离并将该距离传送至PLC控制器(2.1)的第二变频器(2.2)，所述第二变频器(2.2)接收PLC控制器(2.1)的指令信息驱动第二电机(1-2)的工作。
3.根据权利要求1所述的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，其特征还在于:所述限位基准值为起重机的抓斗在预开斗、开斗、预闭斗、闭斗时刻电气传动机构I和电气传动机构II的绳差值。
4.根据权利要求2所述的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，其特征还在于:所述第一变频器(2.3)上连接第一通讯板(2.6)，所述第一变频器(2.3)通过第一通讯板(2.6)与PLC控制器(2.1)进行数据通信；所述第二变频器(2.2)上连接第二通讯板(2.7)，所述第二变频器(2.2)通过第二通讯板(2.7)与PLC控制器(2.1)进行数据通信。
5.根据权利要求2所述的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，其特征还在于:所述第一编码器(2.4)和第二编码器(2.5)采用增量型编码器或绝对值型编码器。
6.根据权利要求2所述的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，其特征还在于:该系统还包括控制电气传动机构I和电气传动机构II开始工作和停止工作的第一断路器(1.1)和第二断路器(1.2)，所述第一断路器(1.1)与第一变频器(2.3)相连接，所述第二断路器(1.2)与第二变频器(2.2)相连接。
7.根据权利要求6所述的一种桥式抓斗起重机的单手柄电控系统，其特征还在于:该系统还包括第一制动器(1.3)和第二制动器(1.4)，所述第一制动器(1.3)与所述第一断路器(1.1)相连接，所述第二制动器(1.4)与所述第二断路器(1.2)相连接；当第一断路器(1.1)或第二断路器(1.2)控制电气传动机构I和电气传动机构II停止工作时，所述第一制动器(1.3)和第二制动器(1.4)使电气传动机构I和电气传动机构II减速并停止运行。
【文档编号】B66C13/22GK104477782SQ201410849036
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】唐永森, 李传劭, 李晓明, 刁晓峰, 周来, 唐学家 申请人:大连华锐重工起重机有限公司, 大连华锐重工集团股份有限公司