專利名稱：一種控制系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和起重機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及起重機領(lǐng)域，特別是涉及一種控制系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和起重機。
背景技術(shù)：
起重機實現(xiàn)臂架的變幅是通過卷揚系統(tǒng)來實現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)的卷揚系統(tǒng)是通過單一卷揚機構(gòu)來實現(xiàn)臂架的變幅或者通過兩個卷揚機構(gòu)的絕對同步來實現(xiàn)臂架的變幅。卷揚系統(tǒng)的控制系統(tǒng)工作時，操作者通過手柄等方式給PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)控制器輸入一個輸入信號，PLC控制器輸出控制信號給卷揚機構(gòu)，卷揚機構(gòu)通過鋼絲繩等介質(zhì)實現(xiàn)變幅。但是，這種控制系統(tǒng)存在以下缺陷隨著外界環(huán)境溫度變化、電子元器件老化等因素產(chǎn)生的環(huán)境擾動會對卷揚機構(gòu)產(chǎn)生影響，而PLC控制器無法針對這些環(huán)境擾動產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，導(dǎo)致卷揚機構(gòu)缺乏抗干擾能力。因此，需要提供一種控制系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和起重機，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種控制系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和起重機，能夠提高對環(huán)境擾動的抗干擾能力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種控制系統(tǒng)，用于控制至少兩個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作，其包括輸入裝置，用于根據(jù)用戶的輸入產(chǎn)生輸入控制信號；補償裝置，用于根據(jù)至少兩個卷揚機構(gòu)的環(huán)境擾動產(chǎn)生補償信號；第一處理裝置，用于根據(jù)補償信號對輸入控制信號進行校正，以產(chǎn)生第一偏差信號；主控制裝置，用于根據(jù)第一偏差信號產(chǎn)生用于控制至少兩個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作的輸出控制信號。其中，補償裝置包括用于檢測系統(tǒng)電壓的電壓傳感器和/或用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器。其中，控制系統(tǒng)進一步包括整體反饋裝置，整體反饋裝置用于根據(jù)至少兩個卷揚機構(gòu)的整體狀態(tài)產(chǎn)生第一反饋信號，第一處理裝置進一步根據(jù)第一反饋信號對輸入控制信號進行校正，以調(diào)節(jié)第一偏差信號。其中，整體反饋裝置包括用于檢測至少兩個卷揚機構(gòu)的放繩及收繩量的放繩及收繩傳感器和/或用于檢測至少兩個卷揚機構(gòu)的工作電流的電流傳感器。其中，控制系統(tǒng)進一步包括至少兩個局部反饋裝置及第二處理裝置，每一局部反饋裝置分別用于檢測一卷揚機構(gòu)的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生第二反饋信號，第二處理裝置根據(jù)至少兩個局部反饋裝置產(chǎn)生的第二反饋信號產(chǎn)生第二偏差信號，主控制裝置進一步根據(jù)第二偏差信號對輸出控制信號進行校正。其中，局部反饋裝置包括用于檢測卷揚機構(gòu)的輸出壓力的壓力傳感器和/或用于檢測卷揚機構(gòu)的速度的速度傳感器。其中，在收繩過程中，主控制裝置控制至少兩個卷揚機構(gòu)中的第一卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于高壓狀態(tài)，而控制第二卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于低壓狀態(tài)，以使得第一卷揚機構(gòu)的輸出壓力大于第二卷揚機構(gòu)的輸出壓力。其中，在放繩過程中，主控制裝置控制至少兩個卷揚機構(gòu)中的第一卷揚機構(gòu)的平衡閥使得第一卷揚機構(gòu)處于主動狀態(tài)，而控制第二卷揚機構(gòu)的平衡閥使得第二卷揚機構(gòu)處于從動狀態(tài)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種卷揚系統(tǒng)，其包括至少兩個卷揚機構(gòu)以及上述任一種的控制系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種起重機，其包括上述的卷揚系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的控制系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和起重機通過補償裝置根據(jù)環(huán)境擾動產(chǎn)生補償信號，并通過第一處理裝置根據(jù)補償信號對輸入控制信號進行校正，進而能夠消除環(huán)境擾動對卷揚機構(gòu)的干擾，提高抗干擾能力。進一步的，本發(fā)明根據(jù)整體反饋裝置和局部反饋裝置獲取的反饋信號對輸入控制信號進一步進行校正，可提高控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。


圖I是本發(fā)明第一實施例的卷揚系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示的卷揚系統(tǒng)的卷揚機構(gòu)的液壓原理示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。請參閱圖1，圖I所示為本發(fā)明第一實施例的卷揚系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。卷揚系統(tǒng)包括多個卷揚機構(gòu)和控制系統(tǒng)，此外，卷揚系統(tǒng)還包括用于為控制系統(tǒng)提供動力的動力元件(未圖示)和轉(zhuǎn)換元件(未圖示)?？刂葡到y(tǒng)用于控制該多個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作，其包括輸入裝置101、補償裝置102、第一處理裝置103、主控制裝置104、整體反饋裝置105、多個局部反饋裝置106以及第二處理裝置107。在本實施例中，多個卷揚機構(gòu)的數(shù)量可為兩個或兩個以上，即如圖I所示，多個
卷揚機構(gòu)包括卷揚機構(gòu)I、卷揚機構(gòu)2........卷揚機構(gòu)N，N為大于等于2的整數(shù)。多個局
部反饋裝置106的數(shù)量與多個卷揚機構(gòu)的數(shù)量相同，每一局部反饋裝置106對應(yīng)連接一個卷揚機構(gòu)。輸入裝置101用于根據(jù)用戶的輸入產(chǎn)生輸入控制信號。例如，輸入裝置101可以是手柄、按鈕等本領(lǐng)域公知的輸入裝置。補償裝置102用于根據(jù)多個卷揚機構(gòu)的環(huán)境擾動產(chǎn)生補償信號。在自然環(huán)境中， 控制系統(tǒng)和卷揚機構(gòu)在工作時，其外界或自身內(nèi)部將會產(chǎn)生環(huán)境擾動帶來的干擾，這些干擾一定程度上會影響卷揚機構(gòu)的工作，降低控制系統(tǒng)的控制精度，如果不對這些干擾進行處理，則控制系統(tǒng)的控制精度不能達到預(yù)期的要求甚至控制失靈。所以，通過補償裝置102 根據(jù)多個卷揚機構(gòu)的環(huán)境擾動帶來的干擾產(chǎn)生補償信號。在本實施例中，補償裝置102包括用于檢測系統(tǒng)電壓的電壓傳感器和/或用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器，可以檢測溫度和電壓的變化。在其他實施例中，補償裝置102可包括其他傳感器，用于檢測其他原因引起的環(huán)境擾動。
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第一處理裝置103用于根據(jù)補償信號對輸入控制信號進行校正，以產(chǎn)生第一偏差信號。環(huán)境擾動會使控制系統(tǒng)的控制精度降低，如果輸入控制信號仍然保持不變，那么控制系統(tǒng)的控制精度始終得不到改善。所以，根據(jù)補償裝置102產(chǎn)生的補償信號對輸入控制信號進行校正，可以使控制系統(tǒng)的控制精度保持一個較高的水平。主控制裝置104用于根據(jù)第一偏差信號產(chǎn)生用于控制多個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作的輸出控制信號。主控制裝置104作為卷揚系統(tǒng)的核心，能夠接收用戶的參數(shù)設(shè)定，例如處理頻率，處理方式等。較佳地，主控制裝置104屬于軟件控制。整體反饋裝置105用于根據(jù)多個卷揚機構(gòu)的整體狀態(tài)產(chǎn)生第一反饋信號，該整體狀態(tài)包括收繩及放繩量、電流等，第一處理裝置103進一步根據(jù)第一反饋信號對輸入控制信號進行校正，以調(diào)節(jié)第一偏差信號。在本實施例中，整體反饋裝置105包括用于檢測多個卷揚機構(gòu)的放繩及收繩量的放繩及收繩傳感器和/或用于檢測多個卷揚機構(gòu)的工作電流的電流傳感器，當電流和/或收繩及放繩量偏離要求，整體反饋裝置105就產(chǎn)生第一反饋信號，第一處理裝置103進一步根據(jù)第一反饋信號對輸入控制信號進行校正，以調(diào)節(jié)第一偏差信號。在本實施例中，放繩及收繩傳感器可以通過對隨鋼絲繩轉(zhuǎn)動的預(yù)定轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)進行檢測來獲取卷揚機構(gòu)的放繩及收繩量。在其他實施例中，整體反饋裝置105 還可進一步包括其他類型傳感器。通過引入整體反饋裝置105，使控制系統(tǒng)變?yōu)榉答侀]環(huán)控制系統(tǒng)，可進一步提高控制系統(tǒng)的控制精度。每一局部反饋裝置106分別用于檢測一卷揚機構(gòu)的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生第二反饋信號，該工作狀態(tài)包括速度、電壓等。在本實施例中，局部反饋裝置106包括用于檢測卷揚機構(gòu)的輸出壓力的壓力傳感器和/或用于檢測卷揚機構(gòu)的速度的速度傳感器，當速度和壓力偏離控制精度要求時，局部反饋裝置106將產(chǎn)生第二反饋信號。第二處理裝置107用于根據(jù)至少兩個局部反饋裝置產(chǎn)生的第二反饋信號產(chǎn)生第二偏差信號。主控制裝置104可進一步根據(jù)第二偏差信號對輸出控制信號進行校正。在引入多個局部反饋裝置106后，多個局部反饋裝置106與整體反饋裝置105 — 起使控制系統(tǒng)變?yōu)槎嗉壊⒙?lián)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，可使控制系統(tǒng)的控制精度進一步提高。在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，在收繩過程中，主控制裝置104控制多個卷揚機構(gòu)中的第一卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于高壓狀態(tài)，而控制第二卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于低壓狀態(tài)，以使得第一卷揚機構(gòu)的輸出壓力大于第二卷揚機構(gòu)的輸出壓力。應(yīng)當理解，第一卷揚機構(gòu)和第二卷揚機構(gòu)并不限定于特定的卷揚機構(gòu)。主控制裝置104可以根據(jù)實際需要從多個卷揚機構(gòu)中選擇一個作為第一卷揚機構(gòu)，而選擇另一個作為第二卷揚機構(gòu)。進一步的，主控制裝置104也可根據(jù)實際需要控制多個卷揚機構(gòu)中的一部分卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于高壓狀態(tài)，而控制另一部分卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于低壓狀態(tài)，以使得該一部分卷揚機構(gòu)的輸出壓力大于另一部分卷揚機構(gòu)的輸出壓力，從而達到多個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作的目的。在放繩過程中，主控制裝置104控制多個卷揚機構(gòu)中的第一卷揚機構(gòu)的平衡閥使得第一卷揚機構(gòu)處于主動狀態(tài)，而控制第二卷揚機構(gòu)的平衡閥使得第二卷揚機構(gòu)處于從動狀態(tài)。
應(yīng)當理解，第一卷揚機構(gòu)和第二卷揚機構(gòu)并不限定于特定的卷揚機構(gòu)。主控制裝置104可以根據(jù)實際需要從多個卷揚機構(gòu)中選擇一個作為第一卷揚機構(gòu)，而選擇另一個作為第二卷揚機構(gòu)。進一步的，主控制裝置104也可根據(jù)實際需要控制多個卷揚機構(gòu)中的一部分卷揚機構(gòu)的平衡閥使得一部分卷揚機構(gòu)處于主動狀態(tài)，而控制另一部分卷揚機構(gòu)的平衡閥使得另一部分卷揚機構(gòu)處于從動狀態(tài)，從而達到多個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作的目的。其中，主控制裝置104作為控制系統(tǒng)的核心元件，承擔(dān)卷揚系統(tǒng)的全部控制過程， 包括根據(jù)輸入裝置101產(chǎn)生的輸入控制信號對卷揚系統(tǒng)的動力元件、轉(zhuǎn)換元件和多個卷揚機構(gòu)按照一定的先后順序和時間順序進行邏輯控制；根據(jù)第一處理裝置103產(chǎn)生的第一偏差信號和第二處理裝置107產(chǎn)生的第二偏差信號對輸入裝置101產(chǎn)生的輸入控制信號逐級進行校正。例如，主控制裝置104可接收第二處理裝置107根據(jù)多個局部反饋裝置106實時監(jiān)測到的包含速度值和壓力值的第二反饋信號產(chǎn)生的第二偏差信號，第二處理裝置107 將壓力值與預(yù)先設(shè)定的安全壓力值進行比較，并根據(jù)速度值判斷各個卷揚機構(gòu)的協(xié)同工作是否正常，并根據(jù)上述比較結(jié)果和判斷結(jié)果調(diào)整產(chǎn)生第二偏差信號，主控制裝置104根據(jù)第二偏差信號對輸出控制信號進行校正。進一步，第二處理裝置107也可以根據(jù)各局部反饋裝置106產(chǎn)生的第二反饋信號之間的比較結(jié)果來產(chǎn)生第二偏差信號。此外，主控制裝置104還引入看門狗原理，當出現(xiàn)異常情況時，根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)控制卷揚系統(tǒng)的所有機構(gòu)和元件復(fù)位，以保證卷揚系統(tǒng)的工作安全、可靠。在本實施例中，主控制裝置104為PLC控制器。在其他實施例中，主控制裝置104可為其他具備可編程邏輯控制的器件。請參閱圖2,圖2所示為圖I所示的卷揚系統(tǒng)的卷揚機構(gòu)的液壓原理示意圖。速度傳感器201和壓力傳感器202實時監(jiān)測卷揚機構(gòu)200的工作狀態(tài)，以形成第二反饋信號。高低壓切換溢流電磁閥303和平衡閥304 —起配合控制卷揚機構(gòu)放繩或收繩。當需要卷揚機構(gòu)200作為第一卷揚機構(gòu)收繩時，主控制裝置104設(shè)定高低壓切換溢流電磁閥203為高壓狀態(tài)；當需要卷揚機構(gòu)200作為第二卷揚機夠收繩時，主控制裝置 104設(shè)定高低壓切換溢流電磁閥203為低壓狀態(tài)。當需要卷揚機構(gòu)200作為第一卷揚機構(gòu)放繩時，平衡閥204處于關(guān)閉狀態(tài)，使得卷揚機200構(gòu)處于主動狀態(tài)；當需要卷揚機構(gòu)200作為第二卷揚機夠放繩時，主控制裝置104 控制平衡閥204處于開啟狀態(tài)，使得卷揚機構(gòu)200處于從動狀態(tài)。圖I所示的卷揚系統(tǒng)可用于起重機中。此時,卷揚系統(tǒng)的多個卷揚機構(gòu)通過鋼絲繩與起重機的臂架連接，將臂架作為卷揚系統(tǒng)控制的外部裝置，以對臂架進行變幅控制。用戶通過輸入裝置101如手柄或按鈕等進行輸入，輸入裝置101根據(jù)用戶的輸入產(chǎn)生輸入控制信號。臂架將會根據(jù)輸入控制信號進行變幅。通過上述方式，本發(fā)明的控制系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和起重機通過補償裝置根據(jù)環(huán)境擾動產(chǎn)生補償信號，并通過第一處理裝置根據(jù)補償信號對輸入控制信號進行校正，進而能夠消除環(huán)境擾動對卷揚機構(gòu)的干擾，提高抗干擾能力。進一步的，本發(fā)明采用整體反饋裝置和局部反饋裝置獲取的反饋信號對輸入控制信號進一步進行校正，可提高控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，用于控制至少兩個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括輸入裝置，用于根據(jù)用戶的輸入產(chǎn)生輸入控制信號；補償裝置，用于根據(jù)所述至少兩個卷揚機構(gòu)的環(huán)境擾動產(chǎn)生補償信號；第一處理裝置，用于根據(jù)所述補償信號對所述輸入控制信號進行校正，以產(chǎn)生第一偏差 目號;主控制裝置，用于根據(jù)所述第一偏差信號產(chǎn)生用于控制所述至少兩個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作的輸出控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述補償裝置包括用于檢測系統(tǒng)電壓的電壓傳感器和/或用于檢測環(huán)境溫度的溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)進一步包括整體反饋裝置，所述整體反饋裝置用于根據(jù)所述至少兩個卷揚機構(gòu)的整體狀態(tài)產(chǎn)生第一反饋信號， 所述第一處理裝置進一步根據(jù)所述第一反饋信號對所述輸入控制信號進行校正，以調(diào)節(jié)所述第一偏差信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述整體反饋裝置包括用于檢測所述至少兩個卷揚機構(gòu)的放繩及收繩量的放繩及收繩傳感器和/或用于檢測所述至少兩個卷揚機構(gòu)的工作電流的電流傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)進一步包括至少兩個局部反饋裝置及第二處理裝置，每一所述局部反饋裝置分別用于檢測一所述卷揚機構(gòu)的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生第二反饋信號，所述第二處理裝置根據(jù)所述至少兩個局部反饋裝置產(chǎn)生的所述第二反饋信號產(chǎn)生第二偏差信號，所述主控制裝置進一步根據(jù)所述第二偏差信號對所述輸出控制信號進行校正。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述局部反饋裝置包括用于檢測所述卷揚機構(gòu)的輸出壓力的壓力傳感器和/或用于檢測所述卷揚機構(gòu)的速度的速度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在收繩過程中，所述主控制裝置控制所述至少兩個卷揚機構(gòu)中的第一卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于高壓狀態(tài)，而控制第二卷揚機構(gòu)的高低壓切換溢流電磁閥處于低壓狀態(tài)，以使得所述第一卷揚機構(gòu)的輸出壓力大于所述第二卷揚機構(gòu)的輸出壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在放繩過程中，所述主控制裝置控制所述至少兩個卷揚機構(gòu)中的第一卷揚機構(gòu)的平衡閥使得所述第一卷揚機構(gòu)處于主動狀態(tài)， 而控制第二卷揚機構(gòu)的平衡閥使得所述第二卷揚機構(gòu)處于從動狀態(tài)。
9.一種卷揚系統(tǒng)，其特征在于，所述卷揚系統(tǒng)包括至少兩個卷揚機構(gòu)以及如權(quán)利要求 I至8中任意一項所述的控制系統(tǒng)。
10.一種起重機，其特征在于，所述起重機包括如權(quán)利要求9所述的卷揚系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制系統(tǒng)，用于控制至少兩個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作，其包括輸入裝置，用于根據(jù)用戶的輸入產(chǎn)生輸入控制信號；補償裝置，用于根據(jù)該至少兩個卷揚機構(gòu)的環(huán)境擾動產(chǎn)生補償信號；第一處理裝置，用于根據(jù)補償信號對輸入控制信號進行校正，以產(chǎn)生第一偏差信號；主控制裝置，用于根據(jù)第一偏差信號產(chǎn)生用于控制該至少兩個卷揚機構(gòu)協(xié)同工作的輸出控制信號。本發(fā)明還提供了一種卷揚系統(tǒng)和起重機。本發(fā)明的控制系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)和起重機通過補償裝置根據(jù)環(huán)境擾動產(chǎn)生補償信號，并通過第一處理裝置根據(jù)補償信號對輸入控制信號進行校正，進而能夠消除環(huán)境擾動對卷揚機構(gòu)的干擾，提高抗干擾能力。
文檔編號B66D1/48GK102602839SQ20121005371
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者劉恒, 劉權(quán), 宋宏偉, 滕宏珍, 詹純新, 高一平 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司