[發(fā)明專利]船用拖纜機(jī)絞車(chē)?yán)|繩張力和長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210129673.8
• 申請(qǐng)日: 2012-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102628719A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳沖;劉娟;張建民;胡慧濤;韓韜;陳凱;高有濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢華中天經(jīng)光電系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G01L5/04
• 分類號(hào): G01L5/04;G01B21/06
• 代理公司: 武漢凌達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國(guó)榮

1.一種船用拖纜機(jī)絞車(chē)?yán)|繩張力和長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

若干個(gè)荷重傳感器（1），該荷重傳感器（1）上連接有變送器（1.1）；

一個(gè)編碼器（2），用于實(shí)時(shí)采集和輸出纜繩長(zhǎng)度和速度數(shù)據(jù)信號(hào)，該編碼器（2）為多圈絕對(duì)值編碼器；

一個(gè)包括CPU模塊（3）、模擬量輸入接口模塊（4）、SSI信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊（5）、模擬量輸出接口模塊（6）、無(wú)源開(kāi)關(guān)量輸出接口模塊（7）的PLC電氣模塊（8），用于將過(guò)定位空間力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，由PLC軟件實(shí)現(xiàn)功能算法，建立力學(xué)模型；

一個(gè)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(shí)時(shí)顯示纜繩張力及放出纜繩長(zhǎng)度和速度，并對(duì)張力和長(zhǎng)度進(jìn)行參數(shù)整定，當(dāng)長(zhǎng)度和張力值超限，無(wú)源開(kāi)關(guān)量輸出接口模塊（7）就向現(xiàn)場(chǎng)提供報(bào)警信號(hào)；

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?cái)?shù)據(jù)模擬量信號(hào)傳送給模擬量輸入接口模塊（4）；所述的編碼器（2）與絞車(chē)?yán)|繩相連，記錄絞車(chē)?yán)|繩的當(dāng)前絕對(duì)位置和速度，然后將位置和速度的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給PLC電氣模塊（8）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用拖纜機(jī)絞車(chē)?yán)|繩張力和長(zhǎng)度檢測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換模塊（5）、模擬量輸出接口模塊（6）和無(wú)源開(kāi)關(guān)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(hào)，SSI信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊（5）用于接收編碼器（2）的信號(hào)，模擬量輸出接口模塊（6）用于向現(xiàn)場(chǎng)提供計(jì)算出的纜繩長(zhǎng)度、速度和張力的模擬量信號(hào)，無(wú)源開(kāi)關(guān)量輸出接口模塊（7）用于向現(xiàn)場(chǎng)提供張力和長(zhǎng)度超限報(bào)警信號(hào)。

3.一種用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)進(jìn)行船用拖纜機(jī)絞車(chē)?yán)|繩張力和長(zhǎng)度檢測(cè)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(hào)：編碼器（2）將采集到的位置和速度數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給SSI信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊（5）；

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

C、PLC計(jì)算纜繩的長(zhǎng)度和速度：?CPU模塊（3）將SSI信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊（5）接收到編碼器（2）的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，得到當(dāng)前放出的纜繩的長(zhǎng)度以及此時(shí)放纜繩的速度；

D、PLC計(jì)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(hào)傳給CPU模塊（3），該CPU模塊（3）將模擬量信號(hào)再轉(zhuǎn)化為壓力值，并由CPU模塊中（3）的PLC軟件根據(jù)力學(xué)計(jì)算模型，將包括壓力值和纜繩長(zhǎng)度值已知量進(jìn)行計(jì)算處理，最終得到纜繩當(dāng)前的張力值；

E、結(jié)果顯示、參數(shù)整定和超限報(bào)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(guò)觸摸屏軟件進(jìn)行參數(shù)整定并發(fā)送給CPU模塊（3），當(dāng)纜繩長(zhǎng)度和張力超過(guò)整定值的范圍時(shí)，無(wú)源開(kāi)關(guān)量輸出接口模塊（7）就會(huì)向現(xiàn)場(chǎng)提供報(bào)警信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船用拖纜機(jī)絞車(chē)?yán)|繩張力和長(zhǎng)度檢測(cè)方法，其特征在于，C步驟所述PLC計(jì)算纜繩長(zhǎng)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(jì)算放出的纜繩長(zhǎng)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(dāng)n為奇數(shù)時(shí)：

當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)：。