[實用新型]智能型非剛性連接機構同步運行控制裝置

有效

• 申請號: 201320440557.8
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN203366067U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 田海;梁麗;袁有擴;王冬生
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;G05B13/02;B66C13/22
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域

本實用新型涉及一種智能型非剛性連接機構同步運行控制裝置，屬于機械工程領域自動控制裝置。

背景技術

非剛性連接機構同步運行系統是指兩個機構（或多個機構）之間沒有固定的連接或連接軸，并且控制工藝要求兩個機構必須同步運行協同完成控制任務。這樣的控制需求十分廣泛，例如，軌梁廠內軋制好的100m重軌，由于鋼軌太長，需要兩臺磁盤起重機的相應大車、小車、主起升機構嚴格同步運行才能完成吊裝任務；又如，用于水電站閘門控制的大型雙吊點同步運行啟閉機控制系統；用于港口吊運超長部件的多塔吊同步運行起重機控制系統等，都屬于非剛性連接機構的同步運行控制系統的范疇。在深入分析和研究了目前國內外非剛性連接機構同步控制裝置的發展歷程，從技術進步角度出發，歸納為以下三個主要發展階段的產品：?

1）繼電接觸式同步運行控制裝置。該同步裝置維系了繼電控制的硬件設計思想。系統分為主控機構和被控機構，同步運行信號由主控機構發給自身機構的同時，通過拖曳型控制電纜將同步運行信號傳遞給被控機構來實現同步運行。該非剛性連接機構同步運行方式的主要缺點是一種開環給定的控制方式，積累偏差無法消除；并且由于采用繼電控制方式，系統響應速度慢、控制精度低，可靠性差。該裝置適用于控制精度要求不高的低成本需求系統。

2）開環給定的PLC(Programmer?Logic?Controller)網絡通訊同步運行控制裝置。由于非剛性連接機構大多有單獨作業的需要，兩機構上各設置一套硬件配置相同的PLC控制及電氣傳動系統，兩套非剛性連接機構通過控制網絡傳遞同步運行控制信號來實現主從控制機構的同步運行。與繼電接觸方式相比，由于采用控制網絡串行通訊，兩機構之間通訊線的數量大為減少，并且同步運行所需的邏輯和聯鎖關系大多可以由PLC程序實現，硬件電器數量大為降低，系統的可靠性和靈活性大為提高。該非剛性連接機構同步運行裝置的缺點是，本質上還是一個無反饋的開環控制方式，系統的累積偏差無法糾正和消除，同步運行的品質較差。

3）網絡控制的PI（Proportion,Integral）閉環同步運行裝置。對于開環給定的同步運行系統，盡管兩機構的電氣和機械配置完全相同，可能由于電機及機械等方面的微小差異，導致了同步性能不夠理想，有時甚至積累偏差較大，要提高同步性能，必須采用閉環控制方式。以兩個非剛性連接機構的傳動部分分別采用矢量型變頻器驅動交流電機為例，在同步運行控制時，主控機構和被控機構分別通過各自的傳感器測量出實際位移并求出兩機構位移的實際偏差，以實際偏差作為反饋量與目標給定偏差（為使系統穩定，一般給一個較小值）進行比較，經過PI運算得出速度補償量，以此速度補償量作為附加給定量加到被控機構變頻器的速度給定上，對轉速進行微調實現糾偏。該同步運行控制裝置的缺點是對于動態性能要求較高的非剛性連接機構同步運行系統，單一的PI控制難以滿足控制需求。例如，目前在國內起重運輸行業技術領先的太原重工自主研發的百米鋼軌吊運雙橋式起重機同步運行控制裝置，在國內多家軌梁廠的百米重軌生產線上已有產品應用。經實地考察該同步運行控制裝置仍然屬于網絡控制的PI閉環同步運行裝置，在同步運行控制過程中，由于同步動態性能較差，在兩機構換擋位、緊急制動或加速時，同步性能不理想，往往需要切換到手動方式進行糾偏操作，有時甚至發生重軌損傷、變形和掉鋼等事故，嚴重影響了作業效率。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種智能型非剛性連接機構同步運行控制裝置，該裝置能夠實現同步運行下動態響應快、調節穩態精度高。

技術解決方案：

本實用新型包括基于中央處理器CPU315-2DP的控制網絡，兩個機構的中央處理器CPU315-2DP各自通過CP343-5通訊處理器與PC監控站連接形成Profibus控制網絡，每個機構的CPU315-2DP的DP接口和IM153接口模塊及傳動機構變頻器配置的通訊卡CBP2、用于機構位移測量的激光測距儀和用于電機轉速測量的編碼器分別通過各自DP接口接入各自機構的Profibus-DP子網絡。

非剛性連接機構之間、非剛性連接機構與地面PC監控站之間通訊采用西門子專用Power?Rail?Booster裝置，Power?Rail?Booster是用于固定Profibus站點與在滑動軌道上移動站點之間數據通訊，可靠性極高。