四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)，包括主控單元、開閉機(jī)變頻器和支持機(jī)變頻器，所述主控單元包括速度控制子單元和轉(zhuǎn)矩獲取子單元，其中：所述速度控制子單元，用于向所述開閉機(jī)變頻器輸入運(yùn)行頻率指令以使該開閉機(jī)變頻器執(zhí)行所述運(yùn)行頻率指令驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行；所述轉(zhuǎn)矩獲取子單元，用于獲取所述開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩并將該開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩輸出到支持機(jī)變頻器，使支持機(jī)變頻器所述輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。本發(fā)明還提供一種對(duì)應(yīng)的方法。本發(fā)明通過(guò)使支持機(jī)變頻器跟隨開閉機(jī)變頻器轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，使得支持機(jī)變頻器能夠快速自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，從而達(dá)到抓斗狀態(tài)的動(dòng)態(tài)平衡，提高抓斗應(yīng)用的效率。
【專利說(shuō)明】四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及起重機(jī)控制領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]四繩抓斗起重機(jī)由兩臺(tái)變頻器控制，其中一臺(tái)變頻器控制抓斗機(jī)構(gòu)的開斗和閉斗，即開閉機(jī)變頻器12 ;另一臺(tái)變頻器控制抓斗機(jī)構(gòu)的提升和下放，即支持機(jī)變頻器13。兩臺(tái)變頻器分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)(即開閉電機(jī)14和支持電機(jī)15)，且每一電機(jī)軸上分別安裝有增量型編碼器16、17，以通過(guò)編碼器脈沖數(shù)反饋電機(jī)狀態(tài)給對(duì)應(yīng)的變頻器，從而變頻器可根據(jù)編碼器脈沖信號(hào)計(jì)算出抓斗當(dāng)前的開關(guān)狀態(tài)，如圖1所示。
[0003]在上述四繩抓斗起重機(jī)初次使用前，其控制單元11需進(jìn)行抓斗狀態(tài)的自學(xué)習(xí)。通過(guò)自學(xué)習(xí)，控制單元11能夠得到抓斗機(jī)構(gòu)的開斗狀態(tài)和閉斗狀態(tài)的指標(biāo)，其中閉斗狀態(tài)的指標(biāo)C為抓斗機(jī)構(gòu)處于閉斗狀態(tài)時(shí)開閉電機(jī)的編碼器脈沖數(shù)Pl減去支持電機(jī)的編碼器脈沖數(shù) P2，即 C=P1-P2。
[0004]在抓斗控制中，其主要控制難點(diǎn)在于抓斗機(jī)構(gòu)處于閉斗狀態(tài)時(shí)提升或下放負(fù)載。在該過(guò)程中，必須維持抓斗機(jī)構(gòu)閉斗的狀態(tài)不變，即需要始終維持P1-P2=C，否則在提升過(guò)程中抓斗機(jī)構(gòu)就會(huì)慢慢開斗，斗內(nèi)的散貨就會(huì)散落出來(lái)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低甚至生產(chǎn)事故。
[0005]目前，普遍的做法都是“實(shí)時(shí)控制兩臺(tái)變頻器速度差”的辦法。支持機(jī)變頻器和開閉機(jī)變頻器均采用速度控制模式，并實(shí)時(shí)采集P1-P2的數(shù)值:
[0006]狀態(tài)1:P1-P2〈C —立即提高支持電機(jī)的輸出頻率，使得Pl迅速增加；
[0007]狀態(tài)2:P1-P2>C —立即提高開閉電機(jī)的輸出頻率，使得P2迅速增加；
[0008]狀態(tài)3:經(jīng)過(guò)以上兩個(gè)狀態(tài)的調(diào)整后，兩個(gè)變頻器的輸出頻率必定已經(jīng)不一致，因此在達(dá)到P1_P2=C時(shí)必須馬上調(diào)整兩個(gè)變頻器的輸出頻率，使之保持一致，否則抓斗狀態(tài)將發(fā)生偏位；
[0009]狀態(tài)4:經(jīng)過(guò)狀態(tài)3的調(diào)整之后，P1-P2必定又會(huì)不等于C，因?yàn)橛中枰貜?fù)狀態(tài)I開始的調(diào)節(jié)步驟。
[0010]以上調(diào)節(jié)速度差的方法對(duì)于精度要求不高、負(fù)載散貨顆粒較大的抓斗系統(tǒng)能夠勉強(qiáng)使用，但對(duì)于要求控制效率高、控制精度高、散貨顆粒小的系統(tǒng)就不能滿足要求了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述抓斗系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度差的方案中精度不高、效率較低的問(wèn)題，提供一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)及方法。
[0012]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)，包括主控單元、用于驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行的開閉機(jī)變頻器和用于驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行的支持機(jī)變頻器，所述主控單元包括速度控制子單元和轉(zhuǎn)矩獲取子單元，其中:所述速度控制子單元，用于向所述開閉機(jī)變頻器輸入運(yùn)行頻率指令以使該開閉機(jī)變頻器執(zhí)行所述運(yùn)行頻率指令驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行；所述轉(zhuǎn)矩獲取子單元，用于獲取所述開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩并將該開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩輸出到支持機(jī)變頻器，使支持機(jī)變頻器根據(jù)開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
[0013]在本發(fā)明所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)中，所述支持機(jī)變頻器以開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩的70-90%作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
[0014]在本發(fā)明所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)中，所述主控單元還包括頻率獲取子單元，該頻率獲取子單元用于獲取開閉機(jī)變頻器的輸出頻率并將開閉機(jī)變頻器的輸出頻率發(fā)送到支持機(jī)變頻器；所述支持機(jī)變頻器控制輸出頻率小于所述開閉機(jī)變頻器的輸出頻率的1.2倍。
[0015]在本發(fā)明所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)中，所述主控單元為插接到開閉機(jī)變頻器的功能擴(kuò)展卡。
[0016]本發(fā)明還提供一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法，所述四繩抓斗起重機(jī)包括用于驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行的開閉機(jī)變頻器和用于驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行的支持機(jī)變頻器；該方法包括以下步驟:
[0017](a)向所述開閉機(jī)變頻器輸入運(yùn)行頻率指令以使該開閉機(jī)變頻器執(zhí)行所述運(yùn)行頻率指令驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行；
[0018](b)獲取所述開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩，并向所述支持機(jī)變頻器發(fā)送所述開閉機(jī)變頻器輸出轉(zhuǎn)矩使所述支持機(jī)變頻器根據(jù)開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
[0019]在本發(fā)明所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法中，所述步驟(b)包括:所述支持機(jī)變頻器以開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩的70-90%作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
[0020]在本發(fā)明所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法中，所述步驟(b)之前包括:獲取開閉機(jī)變頻器的輸出頻率并將開閉機(jī)變頻器的輸出頻率發(fā)送到支持機(jī)變頻器；所述步驟(b)包括:所述支持機(jī)變頻器控制輸出頻率小于所述開閉機(jī)變頻器的輸出頻率的1.2倍。
[0021]本發(fā)明的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)及方法，通過(guò)使支持機(jī)變頻器跟隨開閉機(jī)變頻器轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，使得支持機(jī)變頻器能夠快速自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，從而達(dá)到抓斗狀態(tài)的動(dòng)態(tài)平衡，提高抓斗應(yīng)用的效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明現(xiàn)有四繩抓斗起重機(jī)控制系統(tǒng)的示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖2所示，是本發(fā)明四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。上述閉斗提升控制系統(tǒng)包括主控單元21、開閉機(jī)變頻器22和支持機(jī)變頻器23。在本實(shí)施例中，開閉電機(jī)為主機(jī)，開閉機(jī)變頻器22用于驅(qū)動(dòng)該開閉電機(jī)運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)抓斗的開閉；支持電機(jī)為從機(jī)，支持機(jī)變頻器23用于驅(qū)動(dòng)該支持電機(jī)運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)抓斗的提升。主控單元21可以是插接到開閉機(jī)變頻器22的功能擴(kuò)展卡，用于創(chuàng)建整個(gè)閉斗操作的控制邏輯。
[0027]在本實(shí)施例中，主控單元21包括速度控制子單元211以及轉(zhuǎn)矩獲取子單元212，其中:速度控制子單元211用于向開閉機(jī)變頻器22輸入運(yùn)行頻率指令(該運(yùn)行頻率指令中可設(shè)定開閉機(jī)變頻器的輸出頻率，以使開閉電機(jī)以設(shè)定的速度運(yùn)行)，使該開閉機(jī)變頻器22執(zhí)行該運(yùn)行頻率指令驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行。轉(zhuǎn)矩獲取子單元212用于獲取開閉機(jī)變頻器22的輸出轉(zhuǎn)矩并將該開閉機(jī)變頻器22的輸出轉(zhuǎn)矩輸出到支持機(jī)變頻器23，使該支持機(jī)變頻器23根據(jù)開閉機(jī)變頻器22的輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
[0028]上述四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)，可使支持電機(jī)和開閉電機(jī)承擔(dān)基本相同的負(fù)載，即抓斗機(jī)構(gòu)的負(fù)載均衡地由開閉電機(jī)和支持電機(jī)分擔(dān)，并可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)閉斗狀態(tài)的指標(biāo)C (該閉斗狀態(tài)的指標(biāo)C是抓斗機(jī)構(gòu)處于閉斗狀態(tài)時(shí)開閉電機(jī)主軸的編碼器脈沖數(shù)Pl減去支持電機(jī)主軸的編碼器脈沖數(shù)P2，即C=P1-P2)。在四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)P1_P2〈C，此時(shí)抓斗機(jī)構(gòu)閉得不緊，開閉電機(jī)承擔(dān)更少負(fù)載，因此支持電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩也自動(dòng)變小，使得支持電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不夠便自動(dòng)降速，P1-P2的值便會(huì)增加；iPl_P2>C，此時(shí)抓斗機(jī)構(gòu)閉得太緊，開閉電機(jī)承擔(dān)更多負(fù)載，因此支持電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩也自動(dòng)變大，使得支持電機(jī)能夠向最大頻率(可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)定)增速，P1-P2的值便會(huì)減?。划?dāng)支持電機(jī)根據(jù)輸出轉(zhuǎn)矩的變化自動(dòng)調(diào)整輸出頻率后達(dá)到能夠達(dá)到P1_P2=C的動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)兩臺(tái)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到均衡，支持電機(jī)的輸出頻率便穩(wěn)定在某一個(gè)具體的數(shù)值。
[0029]本發(fā)明的系統(tǒng)中，根據(jù)開閉機(jī)變頻器22的輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行全自動(dòng)調(diào)節(jié)支持機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩，使得支持機(jī)變頻器23能夠最快速自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，從而達(dá)到抓斗狀態(tài)的動(dòng)態(tài)平衡，而不會(huì)像普通方案那樣有延遲性和反復(fù)性。上述系統(tǒng)由于調(diào)節(jié)速度非?？欤栽谠O(shè)備抓好散貨準(zhǔn)備上升過(guò)程中能夠迅速閉合抓斗，這樣便能使散落的散貨比較少，每次能抓到的就比較多，提高抓斗應(yīng)用的效率。并且上述系統(tǒng)由于實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)支持機(jī)變頻器23的輸出頻率，因此在提升運(yùn)行過(guò)程中絕對(duì)不會(huì)打開有縫隙，避免了散貨在提升過(guò)程中掉落的風(fēng)險(xiǎn)。
[0030]特別地，可在上述的支持機(jī)變頻器23中設(shè)置功能碼，使該支持機(jī)變頻器23以輸入轉(zhuǎn)矩(即開閉機(jī)變頻器22的輸出轉(zhuǎn)矩)的70-90% (例如80%)作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行。
[0031]在上述的主控單元21中，還可包括一個(gè)頻率獲取子單元213。該頻率獲取子單元213用于獲取開閉機(jī)變頻器22的輸出頻率并將開閉機(jī)變頻器的輸出頻率發(fā)送到支持機(jī)變頻器23，使支持機(jī)變頻器23控制輸出頻率小于開閉機(jī)變頻器的輸出頻率的1.2倍(通過(guò)設(shè)置支持機(jī)變頻器23的功能碼)。
[0032]如圖3所示，是本發(fā)明四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法實(shí)施例的流程示意圖。該四繩抓斗起重機(jī)包括用于驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行的開閉機(jī)變頻器和用于驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行的支持機(jī)變頻器；該方法具體包括以下步驟:
[0033]步驟S31:向開閉機(jī)變頻器輸入運(yùn)行頻率指令以使該開閉機(jī)變頻器執(zhí)行所述運(yùn)行頻率指令驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)抓斗的閉合。上述運(yùn)行頻率指令可通過(guò)一個(gè)插接到開閉機(jī)變頻器的功能擴(kuò)展卡生成，該功能擴(kuò)展卡用于創(chuàng)建整個(gè)閉斗操作的控制邏輯。[0034]步驟S32:獲取開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩，并將上述開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩輸出到支持機(jī)變頻器，使該支持機(jī)變頻器根據(jù)開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)抓斗的提升。在該步驟中，可通過(guò)支持機(jī)變頻器的功能碼設(shè)定，使支持機(jī)變頻器以輸入轉(zhuǎn)矩(即開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩)的70-90%作為該支持機(jī)變頻器的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
[0035]特別地，在上述步驟S32之前還可包括:獲取開閉機(jī)變頻器的輸出頻率并將開閉機(jī)變頻器的輸出頻率發(fā)送到支持機(jī)變頻器；而步驟S32可進(jìn)一步包括:支持機(jī)變頻器控制其輸出頻率小于輸入頻率(即開閉機(jī)變頻器的輸出頻率)的1.2倍(可通過(guò)設(shè)置支持機(jī)變頻器的功能碼)。
[0036]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)，包括主控單元、用于驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行的開閉機(jī)變頻器和用于驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行的支持機(jī)變頻器，其特征在于:所述主控單元包括速度控制子單元和轉(zhuǎn)矩獲取子單元，其中:所述速度控制子單元，用于向所述開閉機(jī)變頻器輸入運(yùn)行頻率指令以使該開閉機(jī)變頻器執(zhí)行所述運(yùn)行頻率指令驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行；所述轉(zhuǎn)矩獲取子單元，用于獲取所述開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩并將該開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩輸出到支持機(jī)變頻器，使支持機(jī)變頻器根據(jù)開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)，其特征在于:所述支持機(jī)變頻器以開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩的70-90%作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控單元還包括頻率獲取子單元，該頻率獲取子單元用于獲取開閉機(jī)變頻器的輸出頻率并將開閉機(jī)變頻器的輸出頻率發(fā)送到支持機(jī)變頻器；所述支持機(jī)變頻器控制輸出頻率小于所述開閉機(jī)變頻器的輸出頻率的1.2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主控單元為插接到開閉機(jī)變頻器的功能擴(kuò)展卡。
5.一種四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法，所述四繩抓斗起重機(jī)包括用于驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行的開閉機(jī)變頻器和用于驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行的支持機(jī)變頻器；其特征在于:該方法包括以下步驟: (a)向所述開閉機(jī)變頻器輸入運(yùn)行頻率指令以使該開閉機(jī)變頻器執(zhí)行所述運(yùn)行頻率指令驅(qū)動(dòng)開閉電機(jī)運(yùn)行； (b)獲取所述開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩，并向所述支持機(jī)變頻器發(fā)送所述開閉機(jī)變頻器輸出轉(zhuǎn)矩使所述支持機(jī)變頻器根據(jù)開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法，其特征在于:所述步驟(b)包括:所述支持機(jī)變頻器以開閉機(jī)變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩的70-90%作為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)支持電機(jī)運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四繩抓斗起重機(jī)閉斗提升控制方法，其特征在于:所述步驟(b)之前包括:獲取開閉機(jī)變頻器的輸出頻率并將開閉機(jī)變頻器的輸出頻率發(fā)送到支持機(jī)變頻器；所述步驟(b)包括:所述支持機(jī)變頻器控制輸出頻率小于所述開閉機(jī)變頻器的輸出頻率的1.2倍。
【文檔編號(hào)】B66C13/22GK103771270SQ201410010462
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】殷杰, 周暉強(qiáng) 申請(qǐng)人:蘇州匯川技術(shù)有限公司