專利名稱：雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺。
背景技術：
傳統(tǒng)的集裝箱橋式吊車由大車機構、小車機構、起升機構、俯仰機構和吊具機構所組成，大車、小車、起升機構分別各有一個電機，系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器作為邏輯控制核心，通過變阻調(diào)速或變頻調(diào)速，能耗大，機械特性軟，調(diào)速范圍小，集裝箱裝卸運動控制中的防搖定位難度大，需要工人根據(jù)經(jīng)驗并通過眼睛的觀測來實現(xiàn)，消耗時間長，降低了港口裝卸效率。

實用新型內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)橋式吊車大車機構調(diào)速范圍小，裝卸效率低，防搖定位慢的問題，本實用新型提供一種雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺，該實驗平臺不僅能模擬港口雙40英尺集裝箱橋吊的各種操作和運行方式，提高裝卸效率，還利用四電機協(xié)調(diào)控制提高了調(diào)速范圍，該實驗平臺還能對雙吊具橋式吊車進行智能控制研究與驗證。本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案是，雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺，包括一工控機，所述工控機并列連接有第一運動控制卡、第二運動控制卡和第三運動控制卡，第一運動控制卡通過四臺并聯(lián)的伺服電機與大車連接，大車通過同步感應尺與第一運動控制卡連接；第二運動控制卡通過伺服電機與小車連接，小車通過同步感應尺與第二運動控制卡連接；第三運動控制卡并列連接兩臺伺服電機，各伺服電機分別連接有吊具，各吊具分別并列連接兩個編碼器，各編碼器與第三運動控制卡連接；各伺服電機均連接有伺服放大器。所述工控機與第一運動控制卡、第二運動控制卡及第三運動控制卡采用 PCI (Peripheral Component Interconnect,夕卜設組件互連標準)通信。其中，運動控制卡是基于PC總線，利用高性能微處理器及大規(guī)?？删幊唐骷崿F(xiàn)多個伺服電機的多軸協(xié)調(diào)控制的一種高性能的步進/伺服電機運動控制卡，包括脈沖輸出、脈沖計數(shù)、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、D/A輸出等功能，它可以發(fā)出連續(xù)的、高頻率的脈沖串， 通過改變發(fā)出脈沖的頻率來控制電機的速度，改變發(fā)出脈沖的數(shù)量來控制電機的位置，它的脈沖輸出模式包括脈沖/方向、脈沖/脈沖方式。脈沖計數(shù)可用于編碼器的位置反饋，提供機器準確的位置，糾正傳動過程中產(chǎn)生的誤差。數(shù)字輸入/輸出點可用于限位、原點開關等。運動控制卡與伺服放大器的連接通過脈沖串命令，伺服放大器也叫伺服驅(qū)動器，是用來控制伺服電機的一種控制器，可以實現(xiàn)比較復雜的控制算法，實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化，可以采用位置、速度和力矩三種控制方式來控制電機的運動。本實用新型的有益效果是，這種雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺可以對傳統(tǒng)橋式吊車操作運行和控制進行模擬，對其機構和控制方式做了改進，在大車機構中用了四個伺服電機進行驅(qū)動，可大大提高調(diào)速范圍，采用雙吊具起升結構，能夠模擬港口雙40英尺集裝箱橋式吊車的各種操作和運行方式，提高港口裝卸工作效率。本控制平臺可以驗證雙吊具橋式吊車的各種自動控制方法，適于進行新型雙起升雙吊具橋吊控制器的研究、 開發(fā)、實驗和推廣應用，也可用于新型雙起升雙吊具集裝箱橋吊操作方式的研究和操作培訓。

圖1是本實用新型提出的雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合圖示與具體實施例，進一步闡述本實用新型。本實用新型提出的雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺，包括一工控機，所述工控機并列連接有第一運動控制卡、第二運動控制卡和第三運動控制卡，第一運動控制卡通過四臺并聯(lián)的伺服電機與大車連接，大車通過同步感應尺與第一運動控制卡連接；第二運動控制卡通過伺服電機與小車連接，小車通過同步感應尺與第二運動控制卡連接；第三運動控制卡并列連接兩臺伺服電機，各伺服電機分別連接有吊具，各吊具分別并列連接兩個編碼器，各編碼器與第三運動控制卡連接；各伺服電機均連接有伺服放大器；所述工控機與第一運動控制卡、第二運動控制卡及第三運動控制卡采用PCI通信。如圖1所示，工控機作為整個系統(tǒng)的上位機與控制中心，工控機下面連三塊運動控制卡，分別控制大車、小車、吊具的運行和起升。系統(tǒng)通電之后，工控機通過軟件向PCI 插槽中的運動控制卡發(fā)送啟動指令，運動控制卡啟動的同時向伺服放大器發(fā)出電機啟動的指令，隨即伺服電機通電，當工控機發(fā)出運動指令或手動操作在伺服放大器的控制面板上發(fā)出運動指令時，伺服電機開始運動。在伺服電機的運動過程中通過其自帶的電機編碼器向伺服放大器返回伺服電機的運動脈沖數(shù)(伺服電機的運動以脈沖數(shù)來表示位移量和速度)，第一運動控制卡的四臺伺服電機同步控制大車(X方向)的運動，因此需要在電機協(xié)調(diào)控制中對四臺伺服電機嚴格控制，否則可能會造成伺服電機和橋吊系統(tǒng)的損壞。大車在運動中會帶動同步感應尺的動尺的運動，轉(zhuǎn)換后的電信號同步發(fā)送到第一運動控制卡上并送回工控機，大車的運動會引起吊具在X方向的(左右)擺動；第二運動控制卡控制伺服電機拖動小車(y方向)的運動，小車的同步感應尺的將它的運動參數(shù)傳回第二運動控制卡和工控機，小車的速度特性影響吊具在y方向的(前后)擺動，嚴重時兩個吊具會發(fā)生碰撞; 第三運動控制卡同時驅(qū)動兩臺伺服電機拖動兩個吊具的起升和下放(ζ方向)，靜止起升和下放時擺動較小(由于電機抖動等因素)。綜合考慮大車小車的運動，伺服電機的運動參數(shù)對吊繩的擺動也有一定影響，安裝在小車下面的編碼器測量兩個吊繩的擺角傳回到第三運動控制卡和工控機，工控機根據(jù)最初的橋吊目標任務和反饋的參數(shù)(伺服電機的運動參數(shù)，大車小車位移速度，吊繩擺角等)計算每個伺服電機的最優(yōu)速度軌跡，發(fā)送給運動控制卡并對伺服電機實時防搖定位控制。此外，根據(jù)需要，電機運動數(shù)據(jù)和曲線還可以實時在工控機查看，存檔并用作分析，供研究人員進行防搖定位技術研究參考。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求1.雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺，其特征在于，包括一工控機，所述工控機并列連接有第一運動控制卡、第二運動控制卡和第三運動控制卡，第一運動控制卡通過四臺并聯(lián)的伺服電機與大車連接，大車通過同步感應尺與第一運動控制卡連接；第二運動控制卡通過伺服電機與小車連接，小車通過同步感應尺與第二運動控制卡連接；第三運動控制卡并列連接兩臺伺服電機，各伺服電機分別連接有吊具，各吊具分別并列連接兩個編碼器，各編碼器與第三運動控制卡連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺，其特征在于，所述工控機與第一運動控制卡、第二運動控制卡及第三運動控制卡采用PCI通信。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺，其特征在于，各伺服電機均連接有伺服放大器。
專利摘要雙起升雙吊具橋式吊車實驗系統(tǒng)控制平臺，包括一工控機，所述工控機并列連接有第一運動控制卡、第二運動控制卡和第三運動控制卡，第一運動控制卡通過四臺并聯(lián)的伺服電機與大車連接，大車通過同步感應尺與第一運動控制卡連接；第二運動控制卡通過伺服電機與小車連接，小車通過同步感應尺與第二運動控制卡連接；第三運動控制卡并列連接兩臺伺服電機，各伺服電機分別連接有吊具，各吊具分別并列連接兩個編碼器，各編碼器與第三運動控制卡連接。本控制平臺可以驗證雙吊具橋式吊車的各種自動控制方法，適于進行新型雙起升雙吊具橋吊控制器的研究、開發(fā)、實驗和推廣應用，也可用于新型雙起升雙吊具集裝箱橋吊操作方式的研究和操作培訓。
文檔編號G09B25/02GK202110714SQ201120204270
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權日2011年6月16日
發(fā)明者丁寶寶, 劉博 , 周賢文, 徐為民, 李云林, 耿睿, 馬曉飛 申請人:上海海事大學