[發(fā)明專利]船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統(tǒng)及檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210129673.8
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102628719A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 陳沖;劉娟;張建民;胡慧濤;韓韜;陳凱;高有濤
• 申請（專利權）人: 武漢華中天經(jīng)光電系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04;G01B21/06
• 代理公司: 武漢凌達知識產(chǎn)權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

1.一種船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

若干個荷重傳感器（1），該荷重傳感器（1）上連接有變送器（1.1）；

一個編碼器（2），用于實時采集和輸出纜繩長度和速度數(shù)據(jù)信號，該編碼器（2）為多圈絕對值編碼器；

一個包括CPU模塊（3）、模擬量輸入接口模塊（4）、SSI信號轉換模塊（5）、模擬量輸出接口模塊（6）、無源開關量輸出接口模塊（7）的PLC電氣模塊（8），用于將過定位空間力學系統(tǒng)進行簡化，由PLC軟件實現(xiàn)功能算法，建立力學模型；

一個包括觸摸屏軟件的觸摸屏顯示模塊（9），該觸摸屏顯示模塊（9）與CPU模塊（3）相連接，用于實時顯示纜繩張力及放出纜繩長度和速度，并對張力和長度進行參數(shù)整定，當長度和張力值超限，無源開關量輸出接口模塊（7）就向現(xiàn)場提供報警信號；

所述的荷重傳感器（1）與模擬量輸入接口模塊（4）連接，將采集的荷重數(shù)據(jù)模擬量信號傳送給模擬量輸入接口模塊（4）；所述的編碼器（2）與絞車纜繩相連，記錄絞車纜繩的當前絕對位置和速度，然后將位置和速度的數(shù)據(jù)信號傳送給PLC電氣模塊（8）。

2.根據(jù)權利要求1所述的船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的CPU模塊（3）分別與模擬量輸入接口模塊（4）、SSI信號轉換模塊（5）、模擬量輸出接口模塊（6）和無源開關量輸出接口模塊（7）以及觸摸屏顯示模塊（9）連接，用于處理數(shù)據(jù)信息以及發(fā)送命令；模擬量輸入接口模塊（4）用于接收荷重傳感器（1）的信號，SSI信號轉換模塊（5）用于接收編碼器（2）的信號，模擬量輸出接口模塊（6）用于向現(xiàn)場提供計算出的纜繩長度、速度和張力的模擬量信號，無源開關量輸出接口模塊（7）用于向現(xiàn)場提供張力和長度超限報警信號。

3.一種用權利要求1所述的系統(tǒng)進行船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：

A、編碼器（2）采集傳送纜繩位置和速度數(shù)據(jù)信號：編碼器（2）將采集到的位置和速度數(shù)據(jù)信號傳送給SSI信號轉換模塊（5）；

B、荷重傳感器（1）采集傳送荷重數(shù)據(jù)信號：荷重傳感器（1）的變送器（1.1）將感應到的壓力轉換成模擬量信號，并將模擬量信號傳送給PLC電氣模塊（8）中的模擬量輸入接口模塊（4）；

C、PLC計算纜繩的長度和速度：?CPU模塊（3）將SSI信號轉換模塊（5）接收到編碼器（2）的信號進行計算處理，得到當前放出的纜繩的長度以及此時放纜繩的速度；

D、PLC計算纜繩的張力：模擬量輸入接口模塊（4）將接收到的變送器（1.1）傳送的模擬量信號傳給CPU模塊（3），該CPU模塊（3）將模擬量信號再轉化為壓力值，并由CPU模塊中（3）的PLC軟件根據(jù)力學計算模型，將包括壓力值和纜繩長度值已知量進行計算處理，最終得到纜繩當前的張力值；

E、結果顯示、參數(shù)整定和超限報警：?CPU模塊（3）將纜繩的位置、速度和張力值傳送給觸摸屏顯示模塊（9），然后觸摸屏顯示模塊（9）將接收到的纜繩位置、速度和張力值顯示在觸摸屏上，通過觸摸屏軟件進行參數(shù)整定并發(fā)送給CPU模塊（3），當纜繩長度和張力超過整定值的范圍時，無源開關量輸出接口模塊（7）就會向現(xiàn)場提供報警信號。

4.根據(jù)權利要求3所述的船用拖纜機絞車纜繩張力和長度檢測方法，其特征在于，C步驟所述PLC計算纜繩長度步驟是先輸入纜繩所處的層數(shù)n和圈數(shù)i，然后根據(jù)下式計算放出的纜繩長度：

其中：

h——纜繩層與層之間的中心距，單位mm；

n——纜繩所處的層數(shù)；

i——纜繩所處的圈數(shù)；

D——卷筒直徑，單位mm；

d——纜繩直徑，單位mm；

?——每層的容繩量，單位mm；

公式中卷筒每層容繩量?按下式確定：

當n為奇數(shù)時：

當n為偶數(shù)時：。